面试题：复杂场景下SQLite附加数据库与高效数据库清理

Question

假设在一个多线程应用中，多个线程会频繁进行SQLite数据库的附加操作，并且需要定期清理数据库中一段时间未使用的数据。请设计一个高效的机制，既要保证附加数据库操作不会引起线程冲突，又要确保数据库清理操作在高并发场景下不影响系统性能，详细描述实现方案、涉及的技术点以及可能遇到的问题及解决方案。

Answer 1

实现方案

1. 数据库连接池：使用数据库连接池来管理SQLite数据库连接。每个线程从连接池中获取连接进行数据库操作，操作完成后归还连接。这样可以避免频繁创建和销毁连接带来的开销，同时通过连接池的资源管理机制，限制同时使用的连接数，防止过多线程同时访问数据库导致性能问题。
2. 附加操作同步：对于附加数据库操作，使用互斥锁（Mutex）进行同步。在进行附加操作前，每个线程先获取互斥锁，操作完成后释放互斥锁。这样可以保证同一时间只有一个线程进行附加操作，避免线程冲突。
3. 清理操作异步化：将数据库清理操作设计为异步任务。可以使用线程池或消息队列来处理清理任务。主线程或工作线程将清理任务发送到线程池或消息队列中，由专门的线程负责执行清理操作。这样清理操作不会阻塞其他线程的正常数据库操作，从而不影响系统性能。

涉及技术点

1. 数据库连接池技术：如使用第三方库如sqlite3的连接池实现，例如sqlite3自带的连接管理机制结合一些自定义的资源池逻辑，以实现高效的连接复用和管理。
2. 同步机制：互斥锁（Mutex）是常用的同步工具，在多线程编程中，通过操作系统提供的互斥锁接口（如POSIX线程库中的pthread_mutex_t）来保证同一时间只有一个线程能访问共享资源（这里是附加数据库操作）。
3. 异步编程：使用线程池技术（如C++的std::thread库结合线程安全队列实现简单线程池，或者使用更成熟的线程池库如boost::thread_pool）或消息队列（如ZeroMQ等）将清理任务异步化处理，使主线程或其他工作线程不受清理任务的影响。

可能遇到的问题及解决方案

1. 死锁问题：如果在获取互斥锁的过程中，线程的获取顺序不一致，可能会导致死锁。
   • 解决方案：规定所有线程获取互斥锁的顺序，按照相同顺序获取多个锁。或者使用死锁检测工具（如valgrind的helgrind工具）来检测和排查死锁问题。
2. 连接池资源耗尽：如果同时请求连接的线程过多，连接池中的连接可能会被耗尽，导致新的请求等待。
   • 解决方案：合理设置连接池的最大连接数，并根据系统负载动态调整连接池大小。例如，在系统负载较低时减少连接数，负载较高时增加连接数。同时，对等待连接的线程设置合理的超时时间，避免无限期等待。
3. 异步任务处理延迟：由于异步任务队列可能积压过多任务，导致清理任务处理延迟。
   • 解决方案：监控任务队列的长度，当任务队列长度超过一定阈值时，动态增加处理清理任务的线程数量，或者对任务进行优先级排序，优先处理紧急的清理任务。