2. Circuit Breaker 核心概念：Closed、Open、Half-Open 三种状态的定义与转换条件

Circuit Breaker（断路器）模式的核心是一个有限状态机，它通过 Closed（关闭）、Open（断开） 和 Half-Open（半开） 三种状态来管理对外部服务（或资源）的调用。状态机的设计目标是：在系统正常时最小化开销，在系统故障时快速熔断，并在系统恢复时自动探测。

2.1 三种状态的定义

2.2 状态转换条件与流程图

状态转换由三个核心参数驱动：失败阈值（如失败次数或失败率）、重置超时时间（从 Open 到 Half-Open 的等待时间）、探测请求数（Half-Open 状态下允许的最大请求数）。下图展示了完整的状态转换路径：

2.3 状态转换条件详解

1. Closed → Open：当在滑动时间窗口内（如 10 秒），请求失败率超过预设阈值（如 50%），或连续失败次数达到阈值（如 5 次），断路器从 Closed 跳转到 Open。此时所有后续请求立即失败，不再调用下游。
2. Open → Half-Open：断路器在 Open 状态停留一段预设的 重置超时时间（如 30 秒）后，自动进入 Half-Open 状态。这是系统给下游服务的一个“恢复机会”。
3. Half-Open → Closed：在 Half-Open 状态下，断路器允许有限数量的探测请求（如 3 个）通过。如果这些探测请求全部成功，则认为下游已恢复，断路器回到 Closed 状态，计数器重置。
4. Half-Open → Open：在 Half-Open 状态下，如果任何一个探测请求失败，断路器立即回到 Open 状态，并重新开始计时重置超时时间。

2.4 状态转换参数配置示例

在 Go 语言实现中，状态转换参数通常在初始化时配置。以下是一个典型的配置结构：

type CircuitBreakerConfig struct {
    // 失败阈值：滑动窗口内失败率达到此比例时触发 Open
    FailureRateThreshold float64 // 例如 0.5 (50%)

    // 滑动窗口大小：统计失败率的时间窗口（秒）
    SlidingWindowSize int // 例如 10

    // 最小请求数：滑动窗口内至少需要这么多请求才计算失败率
    MinRequestCount int // 例如 5

    // 重置超时：从 Open 到 Half-Open 的等待时间（秒）
    ResetTimeout time.Duration // 例如 30 * time.Second

    // 半开最大探测请求数：Half-Open 状态下允许的最大请求数
    HalfOpenMaxRequests int // 例如 3
}

2.5 状态转换的数学逻辑

状态转换可以用简单的伪代码逻辑表示：

// 每次请求完成后调用
func onRequestComplete(success bool) {
    switch state {
    case Closed:
        updateMetrics(success)
        if failureRate >= config.FailureRateThreshold &&
           totalRequests >= config.MinRequestCount {
            transitionTo(Open)
        }
    case Open:
        // 所有请求直接失败，不更新指标
        if timeSinceLastTransition >= config.ResetTimeout {
            transitionTo(HalfOpen)
        }
    case HalfOpen:
        if success {
            successfulProbes++
            if successfulProbes >= config.HalfOpenMaxRequests {
                resetMetrics()
                transitionTo(Closed)
            }
        } else {
            transitionTo(Open)
        }
    }
}

2.6 三种状态的行为对比