面试题：Java中CompletableFuture的线程池使用及性能影响

自定义线程池

在使用CompletableFuture时，可以通过Executor接口的实现类来自定义线程池。通常使用ThreadPoolExecutor来创建线程池。以下是一个简单示例：

import java.util.concurrent.*;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;

public class CompletableFutureCustomThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建自定义线程池
        ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(
                2, 
                4, 
                10, 
                TimeUnit.SECONDS, 
                new LinkedBlockingQueue<>(10));

        CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            // 异步任务逻辑
            System.out.println("异步任务执行中...");
            return "任务结果";
        }, executor)
       .thenAccept(result -> System.out.println("结果: " + result))
       .whenComplete((r, e) -> executor.shutdown());
    }
}

在上述代码中，ThreadPoolExecutor构造函数的参数含义如下：

corePoolSize：线程池中核心线程的数量。核心线程会一直存活，即使处于闲置状态也不会被销毁，除非设置了allowCoreThreadTimeOut为true。
maximumPoolSize：线程池中允许的最大线程数。当任务队列已满且活动线程数小于最大线程数时，线程池会创建新的线程来处理任务。
keepAliveTime：非核心线程闲置时的存活时间。超过这个时间，非核心线程会被销毁。
unit：keepAliveTime的时间单位。
workQueue：任务队列，用于存放等待执行的任务。

不同大小和类型线程池对异步任务执行性能的影响

核心线程数：
- 过小：如果核心线程数过小，在任务较多时，可能导致任务长时间等待核心线程可用，从而增加任务的响应时间。例如，在一个处理大量HTTP请求的Web应用中，如果核心线程数设置为1，而同时有多个请求进来，后续请求就需要等待前一个请求处理完，导致整体响应变慢。
- 过大：核心线程数过大可能会占用过多系统资源，因为即使线程处于闲置状态也不会被销毁（默认情况）。这可能导致系统资源浪费，并且可能影响其他应用程序的性能。
最大线程数：
- 过小：当任务队列已满且活动线程数达到最大线程数时，新的任务将无法立即执行，只能在队列中等待，可能导致任务堆积，影响性能。比如在高并发的文件下载场景中，如果最大线程数设置过小，大量下载请求无法及时处理，会导致用户等待时间过长。
- 过大：如果最大线程数设置过大，可能会导致过多的线程竞争系统资源，如CPU、内存等，从而导致上下文切换开销增大，降低系统整体性能。
任务队列：
- 有界队列：有界队列可以防止任务无限堆积，避免内存耗尽。但如果队列容量过小，可能导致任务很快填满队列，进而触发创建新线程（直到达到最大线程数），增加线程创建开销。例如，在一个订单处理系统中，有界队列容量过小，订单处理任务可能很快填满队列，导致频繁创建新线程。
- 无界队列：无界队列可以一直添加任务，但可能会导致内存占用不断增加，甚至引发OOM（OutOfMemory）异常。例如，在一个日志收集系统中，如果使用无界队列，大量日志数据不断涌入，可能会耗尽内存。

结合实际场景选择合适的线程池配置

CPU密集型任务：
- 特点：这类任务主要消耗CPU资源，如复杂的计算任务。
- 配置建议：核心线程数和最大线程数应设置为接近CPU核心数，通常可以设置为Runtime.getRuntime().availableProcessors()。这样可以充分利用CPU资源，避免过多线程导致的上下文切换开销。例如，在进行大数据分析中的复杂计算任务时，线程数设置为CPU核心数可以提高计算效率。
I/O密集型任务：
- 特点：这类任务主要等待I/O操作完成，如文件读写、网络请求等。在等待I/O的过程中，线程处于空闲状态，不占用CPU资源。
- 配置建议：核心线程数可以设置得比CPU核心数多一些，因为在I/O等待期间，线程可以让出CPU资源给其他线程。例如，可以设置为2 * Runtime.getRuntime().availableProcessors()。最大线程数根据系统资源和预估的并发量适当调整，任务队列可以选择有界队列，并根据预估的任务量设置合适的容量。比如在一个网络爬虫应用中，由于需要大量的网络I/O操作，适当增加核心线程数可以提高爬虫效率。
混合型任务：
- 特点：任务既包含CPU密集型操作，又包含I/O密集型操作。
- 配置建议：需要综合考虑CPU和I/O的比例。如果I/O操作占比较大，可以参考I/O密集型任务的配置；如果CPU操作占比较大，则参考CPU密集型任务的配置。也可以通过性能测试来确定最优的线程池配置。例如，在一个图像处理应用中，既需要进行图像的计算处理（CPU密集），又需要读写图像文件（I/O密集），可以通过多次测试不同线程池配置下的性能来确定最佳参数。

面试题：Java中CompletableFuture的线程池使用及性能影响

知识考点

面试题答案

自定义线程池

不同大小和类型线程池对异步任务执行性能的影响

结合实际场景选择合适的线程池配置