面试题：Java CompletableFuture线程资源管理在高并发场景下的优化

Question

在高并发场景下，使用CompletableFuture进行异步任务处理时，线程资源管理可能会面临哪些挑战？你会采取哪些策略来优化线程资源的使用，以提高系统的性能和稳定性，结合具体的代码示例说明。

Answer 1

面临的挑战

1. 线程创建开销：如果频繁创建和销毁 CompletableFuture 对应的线程，会产生较大的线程创建和销毁开销，影响系统性能。
2. 线程饥饿：在高并发场景下，可能会出现某些任务长时间得不到执行，因为线程资源被其他任务占用，导致线程饥饿问题。
3. 资源耗尽：无限制地创建线程可能会耗尽系统资源，如内存，导致系统崩溃。

优化策略

1. 自定义线程池：使用 Executors 创建自定义线程池，通过合理设置线程池参数，如核心线程数、最大线程数、队列容量等，来控制线程资源的使用。
2. 复用线程：将 CompletableFuture 的任务提交到线程池中，避免频繁创建新线程，提高线程的复用率。

代码示例

import java.util.concurrent.*;

public class CompletableFutureExample {
    // 创建自定义线程池
    private static final ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

    public static void main(String[] args) {
        // 异步任务1
        CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("Task 1 is running on thread: " + Thread.currentThread().getName());
            return "Result of Task 1";
        }, executorService)
        // 依赖任务1的结果执行任务2
       .thenApplyAsync(result1 -> {
            System.out.println("Task 2 is running on thread: " + Thread.currentThread().getName());
            return result1 + " and Task 2";
        }, executorService)
       .thenAcceptAsync(finalResult -> {
            System.out.println("Final result: " + finalResult);
            System.out.println("Task 3 is running on thread: " + Thread.currentThread().getName());
        }, executorService);

        // 关闭线程池
        executorService.shutdown();
    }
}

在上述代码中，通过 Executors.newFixedThreadPool(10) 创建了一个固定大小为10的线程池。CompletableFuture.supplyAsync、thenApplyAsync 和 thenAcceptAsync 方法都将任务提交到这个自定义线程池中执行，避免了频繁创建新线程，有效优化了线程资源的使用。在程序结束时，调用 executorService.shutdown() 关闭线程池。