面试题：Java CompletableFuture在高并发场景下的性能优化与资源管理

可能出现的性能瓶颈和资源管理问题

线程池耗尽：CompletableFuture默认使用ForkJoinPool.commonPool()，如果任务量过大，可能导致线程池线程被耗尽，新任务只能等待，从而影响性能。例如在高并发的Web服务中，大量请求都创建CompletableFuture任务，commonPool线程被占满，新请求响应延迟。
上下文切换开销：过多的异步任务会导致大量的线程上下文切换。当线程数超过CPU核心数时，CPU花费在上下文切换的时间增多，真正用于执行任务的时间减少。比如在多任务交替执行频繁的场景下，性能会明显下降。
内存消耗：每个CompletableFuture对象以及其关联的任务都会占用一定的内存空间。大量创建CompletableFuture会导致内存占用过高，甚至引发OutOfMemoryError。例如在数据处理的批处理任务中，一次性创建大量处理数据的CompletableFuture。

优化线程池配置

理论依据：根据任务类型（CPU密集型、IO密集型）和硬件资源（CPU核心数、内存大小）来调整线程池参数，可有效提升性能。对于CPU密集型任务，线程数应接近CPU核心数；对于IO密集型任务，线程数可以适当增大，因为线程在等待IO时CPU可处理其他任务。
实际代码示例：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class CustomThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建自定义线程池，假设是IO密集型任务，线程数设为CPU核心数的2倍
        int corePoolSize = Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2;
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(corePoolSize);

        // 使用自定义线程池执行CompletableFuture任务
        Future<String> future = executorService.submit(() -> {
            // 模拟任务执行
            return "Task completed";
        });

        try {
            String result = future.get();
            System.out.println(result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            executorService.shutdown();
        }
    }
}

合理使用异步任务组合策略

理论依据：CompletableFuture提供了多种任务组合方法，如thenCombine、allOf、anyOf等。合理使用这些方法可以减少不必要的线程创建和任务调度，提高执行效率。例如，当多个任务相互独立且需要合并结果时，使用thenCombine可以在一个线程中处理合并操作，避免额外线程开销。
实际代码示例：

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

public class TaskCombinationExample {
    public static void main(String[] args) {
        CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");
        CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> " World");

        CompletableFuture<String> combinedFuture = future1.thenCombine(future2, (s1, s2) -> s1 + s2);

        combinedFuture.thenAccept(System.out::println).join();
    }
}

其他相关技术手段

减少不必要的异步操作：并非所有操作都需要异步化。对于一些执行时间短且无阻塞的操作，同步执行可能更高效，避免异步带来的开销。例如简单的计算操作，直接在主线程执行即可。
使用缓存：对于重复执行的任务结果可以进行缓存。如果相同的CompletableFuture任务频繁执行且结果不变，从缓存获取结果可减少计算资源消耗。例如使用Guava Cache来缓存任务结果。

import com.google.common.cache.Cache;
import com.google.common.cache.CacheBuilder;

import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class CacheExample {
    private static final Cache<String, String> cache = CacheBuilder.newBuilder()
           .maximumSize(1000)
           .expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES)
           .build();

    public static String getResult(String key) {
        try {
            return cache.get(key, () -> {
                // 模拟任务执行
                return "Calculated result for " + key;
            });
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        String result1 = getResult("key1");
        String result2 = getResult("key1");
        System.out.println(result1);
        System.out.println(result2);
    }
}

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面试题：Java CompletableFuture在高并发场景下的性能优化与资源管理

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优化线程池配置

合理使用异步任务组合策略

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