面试题：Java线程池实现快速响应时如何处理线程饥饿问题

线程饥饿产生的原因

任务优先级设置不合理：如果线程池中设置了任务优先级，高优先级任务不断涌入，低优先级任务可能长时间得不到执行，从而导致线程饥饿。例如，在一个处理不同类型请求的线程池中，若将某些重要业务请求设置为高优先级，而常规请求为低优先级，当高优先级请求持续不断时，低优先级的常规请求任务就会被一直积压。
线程资源分配不均：比如线程池中的核心线程数设置过小，而任务队列又已满，新的任务只能等待线程池中的线程执行完现有任务后才能被处理。若某些任务执行时间过长，就会使得其他任务等待时间过长，造成饥饿。另外，若线程池中的线程被分配到不同类型的任务，而其中一种任务类型的执行时间特别长且数量多，占用了大部分线程资源，其他任务类型就难以获得线程资源来执行。
锁竞争：当多个线程竞争同一个锁资源时，如果持有锁的线程长时间不释放锁，等待获取锁的线程就会处于饥饿状态。例如在线程池任务执行过程中，多个任务都需要访问共享资源并对其加锁，若某个任务在持有锁后进行了长时间的操作，其他等待该锁的任务线程就无法执行。

避免线程饥饿现象的方法及实现方案

合理设置任务优先级：
- 方案：在设计任务优先级时，要综合考虑业务需求，避免设置极端的优先级。同时，为不同优先级的任务设置合理的执行比例或时间配额。例如，设置一个调度机制，确保低优先级任务每隔一段时间能获得一次执行机会。
- 代码示例：

import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

class PrioritizedTask implements Runnable, Comparable<PrioritizedTask> {
    private final int priority;
    private final String taskName;

    public PrioritizedTask(int priority, String taskName) {
        this.priority = priority;
        this.taskName = taskName;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Executing task: " + taskName + " with priority " + priority);
    }

    @Override
    public int compareTo(PrioritizedTask other) {
        return Integer.compare(this.priority, other.priority);
    }
}

public class ThreadPoolPriorityExample {
    public static void main(String[] args) {
        PriorityBlockingQueue<Runnable> taskQueue = new PriorityBlockingQueue<>();
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                4,
                10,
                TimeUnit.SECONDS,
                taskQueue
        );

        executor.submit(new PrioritizedTask(2, "Task 2"));
        executor.submit(new PrioritizedTask(1, "Task 1"));
        executor.submit(new PrioritizedTask(3, "Task 3"));

        executor.shutdown();
    }
}

优化线程资源分配：
- 方案：根据任务的类型和特点，合理设置线程池的参数，如核心线程数、最大线程数、队列容量等。对于执行时间长的任务，可以考虑使用单独的线程池或者采用异步处理方式，避免其占用过多资源影响其他任务。
- 代码示例：

import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPoolResourceAllocationExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 对于短任务
        ThreadPoolExecutor shortTaskExecutor = new ThreadPoolExecutor(
                5,
                10,
                10,
                TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<>(100)
        );

        // 对于长任务
        ThreadPoolExecutor longTaskExecutor = new ThreadPoolExecutor(
                2,
                4,
                20,
                TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<>(50)
        );

        // 提交任务
        shortTaskExecutor.submit(() -> {
            // 短任务逻辑
            System.out.println("Short task executed");
        });

        longTaskExecutor.submit(() -> {
            // 长任务逻辑
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("Long task executed");
        });

        shortTaskExecutor.shutdown();
        longTaskExecutor.shutdown();
    }
}

减少锁竞争：
- 方案：尽量减少对共享资源的锁粒度，使用更细粒度的锁或者采用无锁数据结构。同时，优化锁的持有时间，确保持有锁的任务尽快完成操作并释放锁。
- 代码示例：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

class LockExample {
    private static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            lock.lock();
            try {
                // 尽量缩短锁内操作时间
                System.out.println("Thread 1 acquired lock");
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            lock.lock();
            try {
                System.out.println("Thread 2 acquired lock");
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

面试题：Java线程池实现快速响应时如何处理线程饥饿问题

知识考点

面试题答案

线程饥饿产生的原因

避免线程饥饿现象的方法及实现方案