面试题：ElasticSearch查询更新取消任务API的底层原理及优化

ElasticSearch查询更新取消任务API底层实现原理

与任务调度模块交互
- ElasticSearch采用基于线程池的任务调度机制。每个进入系统的查询或更新任务会被分配到相应的线程池队列中等待执行。取消任务API通过任务ID（每个任务在创建时会被分配一个唯一ID）来定位目标任务。
- 在任务调度层面，当调用取消任务API时，它会向任务队列管理模块发送取消指令。任务队列管理模块会遍历正在等待执行的任务队列，查找与指定任务ID匹配的任务，并将其从队列中移除，如果任务已经开始执行，会向执行线程发送中断信号。
与索引机制模块交互
- 对于查询任务，若涉及索引读取操作，取消任务API会通知索引读取组件停止当前的读取操作。索引读取组件在执行读取时，一般会有状态标识记录读取进度，取消任务API会更新该状态标识，使读取操作提前终止。
- 对于更新任务，若正在进行索引的修改操作（如文档的添加、更新、删除），取消任务API会触发索引更新回滚机制。ElasticSearch的索引更新是基于事务日志（translog）和分段（segment）机制的。取消任务时，会根据事务日志的记录撤销未完成的索引修改操作，确保索引的一致性。

高并发场景下取消任务API性能瓶颈优化方案

优化任务查找机制
- 源码层面：在任务队列管理模块的源码中，目前查找任务可能是线性遍历队列。可以将任务队列的数据结构从简单队列改为哈希表或跳表。以哈希表为例，在任务入队时，以任务ID作为键，任务对象作为值存储到哈希表中。这样在取消任务时，通过哈希表的快速查找（时间复杂度接近O(1)），能够大大减少查找任务的时间开销。
- 示例代码片段（伪代码）：

// 原任务队列
Queue<Task> taskQueue = new LinkedList<>();
// 改为哈希表
Map<String, Task> taskMap = new HashMap<>();

// 任务入队
public void enqueueTask(Task task) {
    taskQueue.add(task);
    taskMap.put(task.getTaskId(), task);
}

// 取消任务
public void cancelTask(String taskId) {
    Task task = taskMap.get(taskId);
    if (task!= null) {
        task.cancel();
        taskQueue.remove(task);
        taskMap.remove(taskId);
    }
}

优化中断执行线程机制
- 源码层面：当前向执行线程发送中断信号可能存在线程上下文切换开销大的问题。可以在任务执行线程内部增加一个原子性的取消标识。任务执行线程在执行关键操作前，先检查该取消标识。这样可以减少中断信号带来的系统开销。
- 示例代码片段（伪代码）：

class MyTask implements Runnable {
    private volatile AtomicBoolean isCancelled = new AtomicBoolean(false);

    @Override
    public void run() {
        while (!isCancelled.get()) {
            // 关键任务操作
            performTask();
        }
    }

    public void cancel() {
        isCancelled.set(true);
    }
}

索引回滚优化
- 源码层面：在索引更新回滚机制中，目前可能是按顺序回滚事务日志记录。可以采用并行回滚的方式，对于不同的索引分段（segment），可以开启多个线程并行处理回滚操作。前提是要保证各个分段回滚操作的线程安全。
- 示例代码片段（伪代码）：

List<Segment> segments = getSegments();
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(segments.size());
for (Segment segment : segments) {
    executorService.submit(() -> {
        segment.rollback();
    });
}
executorService.shutdown();

减少锁竞争
- 源码层面：在任务调度和索引操作过程中，可能存在大量锁竞争。对于任务队列的操作，可以使用读写锁（ReadWriteLock）替代独占锁。读操作（如查询任务获取数据）使用读锁，写操作（如任务入队、取消任务时修改队列）使用写锁，这样可以提高并发性能。
- 示例代码片段（伪代码）：

ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
Lock readLock = lock.readLock();
Lock writeLock = lock.writeLock();

// 任务入队
public void enqueueTask(Task task) {
    writeLock.lock();
    try {
        taskQueue.add(task);
    } finally {
        writeLock.unlock();
    }
}

// 任务查询（读操作）
public Task getTask(String taskId) {
    readLock.lock();
    try {
        // 查找任务逻辑
        return taskQueue.stream().filter(t -> t.getTaskId().equals(taskId)).findFirst().orElse(null);
    } finally {
        readLock.unlock();
    }
}

面试题：ElasticSearch查询更新取消任务API的底层原理及优化

知识考点

面试题答案

ElasticSearch查询更新取消任务API底层实现原理

高并发场景下取消任务API性能瓶颈优化方案