面试题：Java CompletableFuture线程资源管理与系统整体资源调度的融合

Question

假设你正在开发一个大型分布式系统，其中大量使用CompletableFuture进行异步任务处理。如何将CompletableFuture的线程资源管理与系统的整体资源调度（如内存管理、网络资源等）进行有机融合，以达到最优的系统性能？请从设计思路、关键技术点以及可能遇到的问题和解决方案等方面进行阐述。

Answer 1

设计思路

1. 线程池定制：为CompletableFuture创建专门的线程池，根据系统负载和任务特性调整线程池参数，如核心线程数、最大线程数。这样可以控制异步任务的并发度，避免过多线程消耗大量系统资源。例如，对于I/O密集型任务，可以适当增加线程数；对于CPU密集型任务，合理控制线程数防止CPU过度竞争。
2. 资源隔离：将不同类型的异步任务分配到不同的线程池中，实现资源隔离。比如，将网络相关的异步任务与计算相关的异步任务分开，防止某类任务的阻塞或异常影响其他任务的执行。
3. 资源感知调度：在任务提交时，根据当前系统资源状况（如内存使用率、网络带宽等）动态调整任务的优先级或执行策略。例如，当内存紧张时，优先执行内存消耗小的任务。

关键技术点

1. 自定义线程池创建：使用Executors或ThreadPoolExecutor创建线程池，并将其作为参数传递给CompletableFuture的supplyAsync、runAsync等方法。例如：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 异步任务逻辑
    return result;
}, executor);

2. 资源监控与反馈：利用操作系统提供的工具（如jstat、top等）或Java自带的管理接口（如ManagementFactory）实时监控系统资源。将监控数据反馈给任务调度模块，作为任务调度的依据。
3. 任务优先级队列：使用PriorityQueue来管理任务，根据任务优先级和资源需求进行排序。在任务调度时，优先从队列中取出高优先级且符合当前资源状况的任务。

可能遇到的问题及解决方案

1. 线程池饥饿：当某类任务持续占用线程池资源，导致其他任务无法执行。解决方案是设置合理的线程池参数，对任务执行时间进行限制，对于长时间运行的任务可以考虑拆分成多个小任务或使用异步流处理。
2. 资源误判：由于资源监控的延迟或不准确，导致任务调度不合理。可以采用更精确的监控工具或算法，增加监控频率，同时引入自适应调整机制，根据任务执行结果动态调整调度策略。
3. 线程安全问题：多个异步任务可能同时访问共享资源，导致数据不一致。通过使用锁机制（如synchronized、ReentrantLock）或线程安全的数据结构（如ConcurrentHashMap）来保证数据的一致性。