面试题：Java线程池状态判断在复杂分布式系统中的优化与应用

设计思路

集中式监控架构：搭建一个集中式的监控中心，各个线程池定期向监控中心汇报自身状态。这样能从全局视角掌握所有线程池状态。
心跳机制：线程池以固定时间间隔发送心跳信息给监控中心，表明自身“存活”且正常工作。若监控中心在一定时间内未收到某个线程池的心跳，则判定该线程池可能出现故障。
任务跟踪：为每个任务分配唯一标识，在任务进入线程池、开始执行、执行完成等关键节点记录任务状态。通过跟踪任务状态，判断线程池是否正常处理任务，避免任务丢失或重复执行。
故障检测与恢复：监控中心监测到线程池故障时，及时通知相关模块采取恢复措施，如重启线程池、转移任务到备用线程池等。

关键实现细节

线程池状态汇报：
- 在每个Java线程池中添加状态汇报方法，收集线程池当前活跃线程数、队列任务数、已完成任务数等关键指标。
- 使用定时任务（如ScheduledExecutorService）定期调用汇报方法，将状态数据发送给监控中心。
```
ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(1);
scheduler.scheduleAtFixedRate(() -> {
    ThreadPoolStatus status = getThreadPoolStatus();
    sendStatusToMonitorCenter(status);
}, 0, 10, TimeUnit.SECONDS);
```

心跳机制实现：

线程池发送心跳信息可复用状态汇报机制，在汇报数据中添加心跳标识。
监控中心维护一个线程池心跳记录表，记录每个线程池最后一次心跳时间。通过定时任务检查记录表，发现长时间未更新心跳的线程池，标记为疑似故障。

// 线程池发送心跳
status.setHeartbeat(true);
sendStatusToMonitorCenter(status);

// 监控中心检查心跳
ScheduledExecutorService heartbeatChecker = Executors.newScheduledThreadPool(1);
heartbeatChecker.scheduleAtFixedRate(() -> {
    for (String threadPoolId : heartbeatRecords.keySet()) {
        long lastHeartbeatTime = heartbeatRecords.get(threadPoolId);
        if (System.currentTimeMillis() - lastHeartbeatTime > HEARTBEAT_TIMEOUT) {
            markThreadPoolAsFailed(threadPoolId);
        }
    }
}, 0, 5, TimeUnit.MINUTES);

任务跟踪：

自定义任务类，包含唯一标识字段。在任务提交到线程池时生成唯一标识。
利用AOP（面向切面编程）或在ThreadPoolExecutor的beforeExecute和afterExecute方法中记录任务状态。例如，在beforeExecute方法中标记任务开始执行，在afterExecute方法中标记任务执行完成。

public class TrackableTask implements Runnable {
    private final String taskId;
    private final Runnable delegate;

    public TrackableTask(String taskId, Runnable delegate) {
        this.taskId = taskId;
        this.delegate = delegate;
    }

    @Override
    public void run() {
        delegate.run();
    }
}

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
   corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, TimeUnit.SECONDS,
   new LinkedBlockingQueue<>()) {
       @Override
       protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
           if (r instanceof TrackableTask) {
               String taskId = ((TrackableTask) r).getTaskId();
               taskStatusTracker.markTaskStarted(taskId);
           }
           super.beforeExecute(t, r);
       }

       @Override
       protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
           if (r instanceof TrackableTask) {
               String taskId = ((TrackableTask) r).getTaskId();
               if (t == null) {
                   taskStatusTracker.markTaskCompleted(taskId);
               } else {
                   taskStatusTracker.markTaskFailed(taskId);
               }
           }
           super.afterExecute(r, t);
       }
   };

故障检测与恢复：

监控中心发现线程池故障后，通过事件机制通知相关模块。
恢复模块收到通知后，根据故障类型执行相应恢复操作。如对于线程池资源耗尽故障，可尝试增加线程池资源；对于节点故障，可将任务转移到其他可用节点的线程池。

// 监控中心发现故障通知
eventPublisher.publishEvent(new ThreadPoolFailureEvent(threadPoolId, failureReason));

// 恢复模块监听事件并处理
ApplicationEventMulticaster multicaster = context.getBean(ApplicationEventMulticaster.class);
multicaster.addApplicationListener(new ApplicationListener<ThreadPoolFailureEvent>() {
    @Override
    public void onApplicationEvent(ThreadPoolFailureEvent event) {
        String threadPoolId = event.getThreadPoolId();
        String failureReason = event.getFailureReason();
        ThreadPoolRecoveryStrategy strategy = recoveryStrategyFactory.getStrategy(failureReason);
        strategy.recover(threadPoolId);
    }
});

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