面试题：Java中CompletableFuture的whenComplete方法在高并发场景下的性能优化与资源管理

性能瓶颈和资源管理问题分析

线程池过载：大量异步任务可能导致线程池中的线程数量不足，使得任务长时间等待执行，从而增加响应时间。
上下文切换开销：过多的线程会导致频繁的上下文切换，消耗系统资源，降低整体性能。
内存使用：大量的CompletableFuture对象及其相关的回调可能占用过多内存，特别是在任务数量巨大且任务执行时间较长的情况下，可能引发内存溢出。
回调阻塞：如果whenComplete回调中的代码执行时间较长，会阻塞线程，影响整体并发性能。

优化措施

合理配置线程池：根据系统资源和任务特性，设置合适的线程池大小。例如，对于CPU密集型任务，线程池大小可设置为CPU核心数；对于I/O密集型任务，线程池大小可适当增大。
减少上下文切换：通过优化任务粒度，减少线程数量，降低上下文切换的开销。
内存管理：及时释放不再使用的CompletableFuture对象，避免内存泄漏。可以通过弱引用等方式管理对象的生命周期。
异步回调处理：将whenComplete回调中的长时间执行任务进一步异步化，避免阻塞线程。

示例代码

import java.util.concurrent.*;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.IntStream;

public class CompletableFuturePerformanceOptimization {

    private static final int THREAD_POOL_SIZE = Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2;
    private static final ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_POOL_SIZE);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 模拟大量异步任务
        var futures = IntStream.range(0, 1000)
               .mapToObj(i -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> performTask(i), executorService)
                       .whenCompleteAsync((result, ex) -> handleResult(result, ex), executorService))
               .collect(Collectors.toList());

        // 等待所有任务完成
        CompletableFuture.allOf(futures.toArray(new CompletableFuture[0])).join();

        // 关闭线程池
        executorService.shutdown();
        try {
            if (!executorService.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS)) {
                executorService.shutdownNow();
                if (!executorService.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS)) {
                    System.err.println("Pool did not terminate");
                }
            }
        } catch (InterruptedException ie) {
            executorService.shutdownNow();
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }

    private static String performTask(int taskId) {
        // 模拟任务执行
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
        return "Task " + taskId + " completed";
    }

    private static void handleResult(String result, Throwable ex) {
        if (ex != null) {
            ex.printStackTrace();
        } else {
            System.out.println(result);
        }
    }
}

在上述代码中：

线程池配置：根据CPU核心数设置了固定大小的线程池executorService，合理利用系统资源。
异步回调：使用whenCompleteAsync方法将回调处理放在线程池中执行，避免阻塞主线程。
任务模拟：performTask方法模拟了任务的执行，handleResult方法处理任务的结果或异常。
资源关闭：在所有任务完成后，优雅地关闭线程池，避免资源泄漏。

面试题：Java中CompletableFuture的whenComplete方法在高并发场景下的性能优化与资源管理

知识考点

面试题答案

性能瓶颈和资源管理问题分析

优化措施

示例代码