面试题：Java固定数目线程池在高并发场景下的潜在问题与解决方案

Question

在高并发场景中，Java的固定数目线程池可能会遇到哪些问题，如死锁、资源耗尽等。针对这些潜在问题，分别提出至少两种有效的解决方案，并详细说明每种方案的适用场景和优缺点。

Answer 1

固定数目线程池在高并发场景可能遇到的问题及解决方案

1. 死锁问题
   • 问题描述：线程池中的线程互相等待对方释放资源，形成循环等待，导致所有线程无法继续执行。
   • 解决方案一：使用定时锁（Timeout Lock）
     • 适用场景：适用于大部分可能产生死锁的场景，尤其是对响应时间有要求的业务场景。
     • 优点：可以有效避免死锁的发生，通过设置合理的超时时间，当等待时间超过设定值时，线程会放弃获取锁，从而打破死锁的循环等待。
     • 缺点：如果超时时间设置不合理，可能导致过早放弃锁，影响业务的正常执行。
   • 解决方案二：资源分配图算法检测与修复
     • 适用场景：适用于对死锁检测和处理要求较高，且系统资源允许进行复杂检测操作的场景。
     • 优点：能够准确检测出死锁，并通过算法找出打破死锁的方法，如撤销某个线程的资源请求。
     • 缺点：实现复杂，需要额外的资源来维护资源分配图，并且检测和修复过程可能会消耗较多的系统资源。
2. 资源耗尽问题
   • 问题描述：当高并发请求量过大，线程池中的线程全部被占用，且任务队列也已满，新的请求无法得到及时处理，导致系统资源耗尽，性能下降甚至崩溃。
   • 解决方案一：动态调整线程池大小
     • 适用场景：适用于业务流量波动较大的场景，如电商的促销活动期间。
     • 优点：可以根据系统负载动态调整线程池的大小，既能充分利用系统资源处理高并发请求，又能在负载较低时减少线程数量，降低资源消耗。
     • 缺点：动态调整线程池大小需要额外的监控和管理机制，实现相对复杂，且调整策略如果不合理，可能会导致频繁的线程创建和销毁，增加系统开销。
   • 解决方案二：采用排队策略优化
     • 适用场景：适用于对任务处理顺序有一定要求，或者任务执行时间差异较大的场景。
     • 优点：通过合理的排队策略，如优先级队列，可以优先处理重要或紧急的任务，避免低优先级任务长时间占用资源，提高系统的整体响应性能。
     • 缺点：需要对任务进行合理的优先级划分，划分不当可能导致某些任务长时间得不到处理，同时优先级队列的实现和维护也会带来一定的性能开销。