面试题：Java优先级队列在高并发复杂业务线程池中的深度应用

任务类设计：

定义一个任务类PrioritizedTask，实现Comparable接口，用于在优先级队列中进行比较。

class PrioritizedTask implements Comparable<PrioritizedTask>{
    private int priority;
    private Runnable task;
    private List<PrioritizedTask> dependencies;
    public PrioritizedTask(int priority, Runnable task, List<PrioritizedTask> dependencies) {
        this.priority = priority;
        this.task = task;
        this.dependencies = dependencies;
    }
    public int getPriority() {
        return priority;
    }
    public Runnable getTask() {
        return task;
    }
    public List<PrioritizedTask> getDependencies() {
        return dependencies;
    }
    @Override
    public int compareTo(PrioritizedTask other) {
        return Integer.compare(other.priority, this.priority);
    }
}

优先级队列和线程池：

使用PriorityQueue来存储任务。
创建ThreadPoolExecutor线程池，设置合适的核心线程数、最大线程数等参数。

PriorityQueue<PrioritizedTask> taskQueue = new PriorityQueue<>();
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
    5,
    10,
    10L,
    TimeUnit.SECONDS,
    new LinkedBlockingQueue<>()
);

处理任务依赖：

在任务执行前，检查其依赖的任务是否已经完成。可以通过一个Map<PrioritizedTask, Boolean>来记录任务是否完成。

Map<PrioritizedTask, Boolean> taskCompletionMap = new HashMap<>();

提交任务时，先将任务放入队列，然后检查依赖。如果依赖都已完成，则提交任务到线程池执行；否则等待依赖完成。

public void submitTask(PrioritizedTask task) {
    taskQueue.add(task);
    boolean canExecute = true;
    for (PrioritizedTask dependency : task.getDependencies()) {
        if (!taskCompletionMap.getOrDefault(dependency, false)) {
            canExecute = false;
            break;
        }
    }
    if (canExecute) {
        executor.submit(() -> {
            try {
                task.getTask().run();
                taskCompletionMap.put(task, true);
                checkAndSubmitDependentTasks(task);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
    }
}

任务完成后，检查依赖它的任务是否可以执行，若可以则提交到线程池。

private void checkAndSubmitDependentTasks(PrioritizedTask completedTask) {
    for (PrioritizedTask task : taskQueue) {
        if (task.getDependencies().contains(completedTask)) {
            boolean canExecute = true;
            for (PrioritizedTask dependency : task.getDependencies()) {
                if (!taskCompletionMap.getOrDefault(dependency, false)) {
                    canExecute = false;
                    break;
                }
            }
            if (canExecute) {
                executor.submit(() -> {
                    try {
                        task.getTask().run();
                        taskCompletionMap.put(task, true);
                        checkAndSubmitDependentTasks(task);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                });
                taskQueue.remove(task);
            }
        }
    }
}

避免死锁：

采用资源分配图算法（如死锁检测算法），定期检查任务之间的依赖关系图是否存在环。
为任务分配唯一的ID，在添加任务依赖时，先构建依赖关系图，然后检测是否存在环。如果存在环，则抛出异常或采取相应措施（如提示用户任务依赖存在问题）。
可以使用深度优先搜索（DFS）算法检测环：

boolean hasCycle(List<PrioritizedTask> tasks) {
    Map<PrioritizedTask, Boolean> visited = new HashMap<>();
    Map<PrioritizedTask, Boolean> recursionStack = new HashMap<>();
    for (PrioritizedTask task : tasks) {
        if (!visited.getOrDefault(task, false)) {
            if (isCyclic(task, visited, recursionStack)) {
                return true;
            }
        }
    }
    return false;
}
boolean isCyclic(PrioritizedTask task, Map<PrioritizedTask, Boolean> visited, Map<PrioritizedTask, Boolean> recursionStack) {
    visited.put(task, true);
    recursionStack.put(task, true);
    for (PrioritizedTask dependency : task.getDependencies()) {
        if (!visited.getOrDefault(dependency, false)) {
            if (isCyclic(dependency, visited, recursionStack)) {
                return true;
            }
        } else if (recursionStack.getOrDefault(dependency, false)) {
            return true;
        }
    }
    recursionStack.put(task, false);
    return false;
}

动态变化的任务优先级：
- 当任务优先级发生变化时，从优先级队列中移除该任务，更新其优先级，然后重新添加到队列中。
```
public void updateTaskPriority(PrioritizedTask task, int newPriority) {
    taskQueue.remove(task);
    task.priority = newPriority;
    taskQueue.add(task);
}
```
- 可以使用ScheduledExecutorService定期检查任务的优先级是否需要调整，根据业务规则进行相应的更新操作。

通过以上方案，可以基于Java优先级队列实现一个高效稳定的线程池任务调度方案，处理任务依赖、避免死锁，并适应动态变化的任务优先级。

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面试题：Java优先级队列在高并发复杂业务线程池中的深度应用

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