面试题：Java中CountDownLatch在分布式系统中的优化使用场景

设计思路

初始化CountDownLatch：在主节点（协调者）初始化一个CountDownLatch，计数值设为参与任务的节点总数。这一步是为了确保所有节点完成特定任务后，主节点才继续执行后续逻辑。
节点任务执行：每个从节点（参与者）在开始执行分布式数据一致性校验任务时，主节点调用CountDownLatch的countDown()方法，将计数值减1。当所有从节点都执行完countDown()后，计数值变为0。
主节点等待：主节点在初始化CountDownLatch后，调用await()方法，进入等待状态。直到CountDownLatch的计数值变为0，主节点才会被唤醒，继续执行后续业务逻辑，例如汇总各节点校验结果判断数据是否一致。

可能遇到的挑战及解决方案

节点故障：
- 挑战：如果某个节点在执行任务过程中发生故障，无法调用countDown()方法，会导致CountDownLatch的计数值永远不会归零，主节点一直处于等待状态。
- 解决方案：引入心跳机制或超时机制。主节点为每个从节点设置一个定时器，若在规定时间内未收到从节点的countDown()信号或心跳信号，则认为该节点故障，将其计数值手动减去，继续执行后续逻辑。同时，可以记录故障节点信息，便于后续排查问题。
网络延迟：
- 挑战：网络延迟可能导致从节点调用countDown()方法后，主节点不能及时收到信号，造成主节点等待时间过长。
- 解决方案：优化网络配置，尽量减少网络延迟。同时在主节点设置一个合理的总等待超时时间，若超过该时间CountDownLatch计数值仍未归零，可认为任务执行失败，并进行相应处理，如记录日志、通知管理员等。

伪代码示例

假设我们有一个主节点和多个从节点，以下是伪代码实现：

主节点代码：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class MasterNode {
    private static final int NODE_COUNT = 3; // 假设参与任务的节点数为3
    private CountDownLatch latch = new CountDownLatch(NODE_COUNT);

    public void startTask() {
        // 启动从节点任务（这里省略启动从节点的具体代码，假设从节点会自动连接主节点并开始任务）

        try {
            latch.await(); // 主节点等待所有从节点完成任务
            System.out.println("所有节点任务完成，开始汇总校验结果");
            // 在这里进行分布式数据一致性校验结果的汇总和判断逻辑
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public CountDownLatch getLatch() {
        return latch;
    }
}

从节点代码：

public class SlaveNode implements Runnable {
    private MasterNode masterNode;

    public SlaveNode(MasterNode masterNode) {
        this.masterNode = masterNode;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            // 执行分布式数据一致性校验任务
            System.out.println("从节点开始执行数据一致性校验任务");
            // 模拟任务执行时间
            Thread.sleep(2000); 
            System.out.println("从节点完成数据一致性校验任务");

            masterNode.getLatch().countDown(); // 任务完成，通知主节点
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

测试代码：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MasterNode masterNode = new MasterNode();

        // 启动多个从节点线程
        for (int i = 0; i < MasterNode.NODE_COUNT; i++) {
            Thread slaveThread = new Thread(new SlaveNode(masterNode));
            slaveThread.start();
        }

        masterNode.startTask(); // 主节点开始等待并处理结果
    }
}

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