面试题：Java异步事件处理中的线程池管理及异常处理

Question

在Java异步事件处理中，当使用自定义线程池配合CompletableFuture进行异步任务执行时，如何合理配置线程池参数？如果异步任务执行过程中抛出异常，怎样在CompletableFuture中优雅地捕获并处理这些异常？

Answer 1

线程池参数配置

1. 核心线程数：根据任务类型和系统资源确定。如果是I/O密集型任务，核心线程数可设置为 2 * CPU核心数；如果是CPU密集型任务，核心线程数可设置为 CPU核心数 + 1。例如：

int corePoolSize = Runtime.getRuntime().availableProcessors() + 1;

2. 最大线程数：一般对于I/O密集型任务，最大线程数可以适当增大，比如 4 * CPU核心数；对于CPU密集型任务，最大线程数可与核心线程数相同或稍大。例如：

int maximumPoolSize = 2 * Runtime.getRuntime().availableProcessors();

3. 线程存活时间：设置线程在没有任务时保持存活的时间，对于使用CachedThreadPool这种动态创建和销毁线程的场景较为重要，可设为 5L，单位 TimeUnit.SECONDS 等。例如：

long keepAliveTime = 5L;
TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;

4. 队列容量：根据任务到达速率和处理速率调整。如果任务到达速率稳定且处理速率能跟上，队列容量可设置适中，如 100。例如：

BlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<>(100);

5. 线程工厂：可自定义线程工厂来设置线程名称等属性，方便调试。例如：

ThreadFactory threadFactory = Executors.defaultThreadFactory();

6. 拒绝策略：根据业务需求选择，常见的有 AbortPolicy（默认，直接抛出异常）、CallerRunsPolicy（调用者线程执行任务）、DiscardPolicy（丢弃任务）、DiscardOldestPolicy（丢弃队列最老的任务）。例如：

RejectedExecutionHandler handler = new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy();

然后创建线程池：

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
        corePoolSize,
        maximumPoolSize,
        keepAliveTime,
        unit,
        workQueue,
        threadFactory,
        handler);

异常捕获与处理

1. 使用 exceptionally 方法：

CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 异步任务，可能抛出异常
    if (Math.random() > 0.5) {
        throw new RuntimeException("模拟异常");
    }
    return "任务成功结果";
}, executor)
.exceptionally(ex -> {
    System.out.println("捕获到异常: " + ex.getMessage());
    return "默认值";
})
.thenAccept(System.out::println);

2. 使用 whenComplete 方法：

CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 异步任务，可能抛出异常
    if (Math.random() > 0.5) {
        throw new RuntimeException("模拟异常");
    }
    return "任务成功结果";
}, executor)
.whenComplete((result, ex) -> {
    if (ex != null) {
        System.out.println("捕获到异常: " + ex.getMessage());
    } else {
        System.out.println("任务结果: " + result);
    }
});

3. 使用 handle 方法：

CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 异步任务，可能抛出异常
    if (Math.random() > 0.5) {
        throw new RuntimeException("模拟异常");
    }
    return "任务成功结果";
}, executor)
.handle((result, ex) -> {
    if (ex != null) {
        System.out.println("捕获到异常: " + ex.getMessage());
        return "默认值";
    }
    return result;
})
.thenAccept(System.out::println);