面试题：Java模板方法模式在多线程环境下的应用

Question

在多线程环境中，使用Java的模板方法模式设计一个任务执行框架。要求框架能够管理多个任务，每个任务都有开始、执行核心逻辑、结束这几个步骤，且核心逻辑由具体任务类实现。同时，要考虑线程安全问题，确保任务执行的正确性和高效性。请描述你的设计思路并给出关键代码片段。

Answer 1

设计思路

1. 定义抽象任务类：使用模板方法模式，定义一个抽象类作为任务的基类，包含任务执行的模板方法，其中包含开始、核心逻辑、结束步骤，核心逻辑定义为抽象方法由具体任务类实现。
2. 线程安全管理：使用ReentrantLock来确保任务执行的线程安全，在关键步骤加锁解锁。
3. 任务管理：使用线程池来管理多个任务的执行，提高执行效率。

关键代码片段

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

abstract class AbstractTask {
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    // 模板方法
    public final void executeTask() {
        lock.lock();
        try {
            beforeExecute();
            doExecute();
            afterExecute();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    protected void beforeExecute() {
        System.out.println("Task is starting.");
    }

    protected abstract void doExecute();

    protected void afterExecute() {
        System.out.println("Task is finished.");
    }
}

class ConcreteTask extends AbstractTask {
    @Override
    protected void doExecute() {
        System.out.println("Concrete task is executing.");
    }
}

public class TaskExecutionFramework {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executorService.submit(new ConcreteTask()::executeTask);
        }
        executorService.shutdown();
    }
}