面试题：Java CompletableFuture异常处理与线程资源优化

1. 异常处理对线程资源使用效率的影响

在高并发场景下，CompletableFuture 的异常处理如果不当，可能导致线程资源不能及时释放，例如在 exceptionally 等方法中如果处理逻辑复杂且阻塞，会使持有线程的任务长时间不结束，影响线程的复用，进而影响整体效率。另外，频繁创建新线程处理异常也会带来不必要的开销。

2. 优化线程资源使用及避免线程泄漏的方法

使用线程池：通过自定义线程池来执行 CompletableFuture 的任务。线程池可以控制线程的数量，避免线程无限制创建。例如：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 异步任务逻辑
    return result;
}, executor)
.thenApplyAsync(result -> {
    // 后续处理逻辑
    return processedResult;
}, executor)
.exceptionally(ex -> {
    // 异常处理逻辑
    return null;
});

异常处理策略：
- 统一异常处理：在整个异步任务链的最后统一处理异常，避免在中间环节重复处理，减少不必要的线程开销。例如：

CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    if (condition) {
        throw new RuntimeException("自定义异常");
    }
    return "正常结果";
})
.thenApplyAsync(result -> {
    // 对结果进行处理
    return processedResult;
})
.exceptionally(ex -> {
    // 统一处理异常
    System.err.println("捕获异常: " + ex.getMessage());
    return null;
});

- **快速失败**：如果某个异步任务依赖的前置任务失败，后续依赖该任务结果的任务应快速失败，避免不必要的计算。可以使用 `whenComplete` 方法结合 `isCompletedExceptionally` 来实现：

CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    if (condition) {
        throw new RuntimeException("任务1失败");
    }
    return "任务1结果";
});
CompletableFuture<String> future2 = future1.thenApplyAsync(result -> {
    // 基于任务1结果处理任务2
    return "任务2结果";
});
future2.whenComplete((result, ex) -> {
    if (ex != null) {
        // 任务2快速失败处理
        System.err.println("任务2快速失败: " + ex.getMessage());
    } else {
        // 正常处理结果
    }
});

3. 实际应用场景示例（大型分布式系统的异步任务处理）

假设在一个大型分布式系统中，有一个订单处理流程，涉及多个异步任务，如库存检查、支付处理、订单记录等。

// 创建线程池
ExecutorService orderExecutor = Executors.newFixedThreadPool(20);

// 库存检查任务
CompletableFuture<Boolean> inventoryCheck = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 模拟库存检查逻辑
    boolean hasStock = checkInventory();
    if (!hasStock) {
        throw new RuntimeException("库存不足");
    }
    return true;
}, orderExecutor);

// 支付处理任务，依赖库存检查结果
CompletableFuture<Boolean> paymentProcess = inventoryCheck.thenApplyAsync(stockResult -> {
    if (stockResult) {
        // 模拟支付处理逻辑
        return processPayment();
    }
    return false;
}, orderExecutor);

// 订单记录任务，依赖支付处理结果
CompletableFuture<Void> orderRecord = paymentProcess.thenAcceptAsync(paymentResult -> {
    if (paymentResult) {
        // 模拟订单记录逻辑
        recordOrder();
    }
}, orderExecutor);

// 统一异常处理
orderRecord.exceptionally(ex -> {
    // 处理整个订单流程中的异常
    System.err.println("订单处理异常: " + ex.getMessage());
    return null;
});

通过以上方式，在大型分布式系统的异步任务处理中，结合线程池和合适的异常处理策略，能高效处理 CompletableFuture 异常，同时优化线程资源使用，避免线程泄漏和不必要的线程开销。

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面试题：Java CompletableFuture异常处理与线程资源优化

知识考点

面试题答案

1. 异常处理对线程资源使用效率的影响

2. 优化线程资源使用及避免线程泄漏的方法

3. 实际应用场景示例（大型分布式系统的异步任务处理）