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面试题:Java模板方法模式在批量数据处理中如何优化性能

在Java的批量数据处理场景下,使用模板方法模式时,可能会遇到性能瓶颈。请阐述从多线程处理、资源复用等方面如何对模板方法模式进行优化以提升批量数据处理的性能,并给出关键代码片段。
17.5万 热度难度
编程语言Java

知识考点

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面试题答案

一键面试

多线程处理优化

  1. 思路:将批量数据划分成多个子任务,利用多线程并行处理这些子任务,从而加快整体处理速度。
  2. 关键代码片段
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;

// 定义任务类
class BatchTask implements Callable<List<Result>> {
    private List<Data> subDataList;
    // 假设Data和Result是自定义的数据和结果类型

    public BatchTask(List<Data> subDataList) {
        this.subDataList = subDataList;
    }

    @Override
    public List<Result> call() throws Exception {
        List<Result> results = new ArrayList<>();
        for (Data data : subDataList) {
            // 具体处理逻辑,这里假设存在process方法
            Result result = process(data);
            results.add(result);
        }
        return results;
    }

    private Result process(Data data) {
        // 实际处理数据的方法
        return new Result();
    }
}

// 模板方法类
abstract class BatchDataProcessor {
    public final List<Result> processBatchData(List<Data> dataList) {
        int numThreads = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(numThreads);
        List<Future<List<Result>>> futures = new ArrayList<>();
        int subListSize = dataList.size() / numThreads;

        for (int i = 0; i < numThreads; i++) {
            int fromIndex = i * subListSize;
            int toIndex = (i == numThreads - 1)? dataList.size() : (i + 1) * subListSize;
            List<Data> subDataList = dataList.subList(fromIndex, toIndex);
            BatchTask task = new BatchTask(subDataList);
            futures.add(executorService.submit(task));
        }

        List<Result> allResults = new ArrayList<>();
        for (Future<List<Result>> future : futures) {
            try {
                allResults.addAll(future.get());
            } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        executorService.shutdown();
        return allResults;
    }
}

资源复用优化

  1. 思路:避免在每次处理数据时重复创建相同的资源,如数据库连接、网络连接等,而是复用已创建的资源。
  2. 关键代码片段
// 资源管理类,单例模式保证资源唯一
class ResourceManager {
    private static ResourceManager instance;
    private Connection connection; // 假设是数据库连接

    private ResourceManager() {
        // 初始化资源
        connection = DriverManager.getConnection("url", "user", "password");
    }

    public static ResourceManager getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (ResourceManager.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new ResourceManager();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    public Connection getConnection() {
        return connection;
    }
}

// 模板方法类修改,复用资源
abstract class BatchDataProcessorWithResourceReuse {
    public final List<Result> processBatchData(List<Data> dataList) {
        ResourceManager resourceManager = ResourceManager.getInstance();
        Connection connection = resourceManager.getConnection();
        List<Result> results = new ArrayList<>();
        for (Data data : dataList) {
            // 使用复用的连接处理数据
            Result result = process(data, connection);
            results.add(result);
        }
        return results;
    }

    abstract Result process(Data data, Connection connection);
}