3、限流基础算法(一)：固定窗口计数器算法

固定窗口计数器算法是限流领域最直观、最容易实现的算法之一。它将时间划分为固定的窗口（例如 1 秒、1 分钟），在每个窗口内维护一个计数器，当请求到达时计数器加 1；如果计数器超过预设阈值，则拒绝后续请求，直到下一个时间窗口开始，计数器重置。

3.1 算法原理

核心思想：以固定的时间粒度切分流量，在每个粒度内独立计数。算法不关心窗口内的请求分布是否均匀，只关心窗口总请求数是否越界。

3.2 实现步骤

固定窗口计数器的实现非常简洁，核心只需要维护一个计数器和一个时间戳。以下是标准实现步骤：

1. 初始化：设置窗口大小 windowSize（毫秒）和阈值 limit；初始化计数器 counter = 0，记录当前窗口起始时间 windowStart = now()。
2. 请求到达：获取当前时间 currentTime。
3. 窗口判断：如果 currentTime - windowStart > windowSize，说明已进入下一个时间窗口，重置 counter = 0，更新 windowStart = currentTime。
4. 阈值检查：如果 counter < limit，允许请求通过，counter++；否则拒绝请求。

class FixedWindowRateLimiter:
    def __init__(self, window_size_ms, limit):
        self.window_size = window_size_ms
        self.limit = limit
        self.counter = 0
        self.window_start = current_time_ms()

    def allow_request(self):
        now = current_time_ms()
        if now - self.window_start > self.window_size:
            self.counter = 0
            self.window_start = now
        if self.counter < self.limit:
            self.counter += 1
            return True
        return False

3.3 优缺点分析

3.4 适用场景

固定窗口计数器算法虽然存在临界突刺问题，但在以下场景中仍然非常实用：

3.5 与后续算法的对比

固定窗口计数器是限流算法家族的基石。理解它的优缺点，有助于后续学习更高级的算法：