面试题：Java中CompletableFuture get方法阻塞对并发编程的影响

Question

假设在一个高并发的Web应用程序中使用了CompletableFuture的get方法，可能会引发哪些问题？如何在保证程序正确性的前提下，优化这些因阻塞带来的性能瓶颈？请结合实际项目经验进行分析，并给出代码优化示例。

Answer 1

可能引发的问题

1. 线程阻塞：get 方法是阻塞的，在高并发场景下，如果大量线程调用 get 等待结果，会导致线程资源被占用，降低系统的并发处理能力，甚至可能引发线程饥饿问题。
2. 响应时间变长：由于线程阻塞等待 CompletableFuture 的结果，会使请求的响应时间变长，影响用户体验。
3. 死锁风险：在复杂的异步调用链中，如果存在循环依赖，调用 get 方法可能会导致死锁。

优化方法

1. 使用异步回调：通过 thenApply、thenAccept、thenRun 等方法注册回调函数，避免阻塞主线程。这样可以在 CompletableFuture 完成时，异步执行后续操作。
2. 设置超时：使用 get(long timeout, TimeUnit unit) 方法设置等待结果的超时时间，避免线程无限期阻塞。如果在超时时间内未获取到结果，可以进行相应的处理，比如返回默认值或抛出异常。
3. 线程池优化：合理配置 ForkJoinPool 或自定义线程池，根据系统资源和业务需求调整线程池大小，提高线程的复用率，减少线程创建和销毁的开销。

代码优化示例

以下是一个简单的示例，展示了如何从使用 get 方法改为使用异步回调：

原始代码（使用 get 方法）：

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

public class CompletableFutureExample {
    public static void main(String[] args) {
        CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            // 模拟耗时操作
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "Hello, CompletableFuture!";
        });

        try {
            String result = future.get();
            System.out.println(result);
        } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

优化后的代码（使用异步回调）：

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

public class CompletableFutureOptimizedExample {
    public static void main(String[] args) {
        CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            // 模拟耗时操作
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "Hello, CompletableFuture!";
        }).thenAccept(result -> System.out.println(result))
         .exceptionally(ex -> {
              ex.printStackTrace();
              return null;
          });

        // 主线程不会阻塞，可以继续执行其他操作
        System.out.println("Main thread is not blocked.");
    }
}

在上述优化后的代码中，通过 thenAccept 方法注册了一个回调函数，当 CompletableFuture 完成时，会异步执行该回调函数，主线程不会被阻塞，从而提高了程序的并发性能。同时，通过 exceptionally 方法处理了可能出现的异常情况。