面试题：你了解时间轮（Time Wheel）吗？有哪些应用场景？

时间轮（Time Wheel）是一种高效的定时任务调度算法，常用于实现延迟任务或周期性任务的调度。它的核心思想是通过一个循环数组（类似于时钟的表盘）来表示时间，每个槽（slot）代表一个时间间隔，任务被分配到对应的槽中执行。

时间轮的核心概念：

时间槽（Bucket）：时间轮被划分为多个时间槽，每个槽代表一个时间间隔（例如 1 秒）。
指针（Pointer）：时间轮有一个指针，随着时间推移逐步移动，指向当前的时间槽。
任务分配：任务根据其延迟时间被分配到对应的时间槽中。当指针移动到某个槽时，该槽中的所有任务会被执行。

时间轮的优势：

高效的任务调度：时间轮的插入和删除操作的时间复杂度为 O(1)，适合高并发的定时任务场景。
低内存开销：通过循环数组和分层设计，时间轮可以高效地管理大量任务。
支持高精度和高吞吐量：适用于需要高精度定时和高吞吐量的场景，如网络框架、游戏服务器等。

时间轮的应用场景：

网络框架：用于实现超时控制、心跳检测等。例如，Netty 使用时间轮来管理连接超时和定时任务。
分布式任务调度：在分布式系统中，时间轮可以用于调度延迟任务，如消息队列中的延迟消息。
游戏服务器：用于处理定时事件，如技能冷却、定时刷新等。
缓存过期：用于实现高效的缓存过期策略，如 Redis 中的键过期机制。

时间轮的实现示例：

以下是一个简单的时间轮实现示例：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class TimeWheel {
    private final int slots; // 时间槽数量
    private final long interval; // 每个槽的时间间隔（毫秒）
    private final List<Runnable>[] wheel; // 时间轮数组
    private int currentSlot; // 当前指针位置
    private final ScheduledExecutorService scheduler; // 调度器

    public TimeWheel(int slots, long interval) {
        this.slots = slots;
        this.interval = interval;
        this.wheel = new ArrayList[slots];
        for (int i = 0; i < slots; i++) {
            wheel[i] = new ArrayList<>();
        }
        this.currentSlot = 0;
        this.scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(1);
        start();
    }

    // 启动时间轮
    private void start() {
        scheduler.scheduleAtFixedRate(() -> {
            System.out.println("Current slot: " + currentSlot);
            List<Runnable> tasks = wheel[currentSlot];
            for (Runnable task : tasks) {
                task.run();
            }
            tasks.clear(); // 执行完后清空槽
            currentSlot = (currentSlot + 1) % slots; // 移动指针
        }, interval, interval, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    // 添加任务
    public void addTask(Runnable task, long delay) {
        int targetSlot = (currentSlot + (int) (delay / interval)) % slots;
        wheel[targetSlot].add(task);
    }

    public static void main(String[] args) {
        TimeWheel timeWheel = new TimeWheel(10, 1000); // 10 个槽，每个槽 1 秒
        timeWheel.addTask(() -> System.out.println("Task 1 executed"), 3000); // 3 秒后执行
        timeWheel.addTask(() -> System.out.println("Task 2 executed"), 5000); // 5 秒后执行
    }
}