CompletableFuture介紹

CompletableFuture 是Java 8中的一個(gè)很重要的類(lèi)，它是一個(gè)實(shí)現(xiàn)了 Future 接口的異步處理類(lèi)，可以幫助我們更加方便地執(zhí)行異步任務(wù)和處理異步任務(wù)的結(jié)果。 CompletableFuture 的底層實(shí)現(xiàn)是基于 Fork/Join 框架和 ConcurrentLinkedQueue ，在Java 8中， CompletableFuture 是在 java.util.concurrent 包下。

CompletableFuture底層實(shí)現(xiàn)

CompletableFuture 底層依賴(lài)了 Fork/Join 框架和 ConcurrentLinkedQueue 。 Fork/Join 框架是Java 7加入的一個(gè)框架，它的基本思想是將一個(gè)大任務(wù)拆成多個(gè)小任務(wù)并行執(zhí)行，最后將結(jié)果合并起來(lái)。而 ConcurrentLinkedQueue 是Java 5中添加的一個(gè)線程安全的隊(duì)列，它支持高并發(fā)下的并發(fā)讀寫(xiě)。
CompletableFuture 底層的異步處理也是基于這兩個(gè)框架的。異步任務(wù)的執(zhí)行，是將任務(wù)拆分成多個(gè)小任務(wù)，然后并行執(zhí)行，最后合并結(jié)果。同時(shí)，異步任務(wù)的結(jié)果可以是不同類(lèi)型的對(duì)象，如 void 、 value 和 exception 等。

CompletableFuture API

CompletableFuture 類(lèi)中提供了很多API，常見(jiàn)的有以下幾個(gè)：

創(chuàng)建CompletableFuture

我們可以通過(guò)以下兩種方式創(chuàng)建CompletableFuture：

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello World");
CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.completedFuture("Hello World");

如果需要無(wú)返回值的CompletableFuture，可以通過(guò)以下方式：

CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
    // 做一些不需要返回值的操作
});

在這個(gè)示例中，我們創(chuàng)建了一個(gè) CompletableFuture 對(duì)象，它使用 runAsync() 方法執(zhí)行了一個(gè)不需要返回值的操作。注意，這個(gè)操作是在新的線程中執(zhí)行的，因此不會(huì)阻塞主線程。

可以通過(guò)調(diào)用 future.join() 來(lái)等待這個(gè)異步任務(wù)的完成。如果不需要等待任務(wù)的完成，可以直接返回 future 對(duì)象。

通過(guò) supplyAsync 方式創(chuàng)建的CompletableFuture，會(huì)執(zhí)行一個(gè)異步任務(wù)，并返回結(jié)果。而 completedFuture 方式創(chuàng)建的CompletableFuture，則直接返回一個(gè)已經(jīng)完成的CompletableFuture對(duì)象。

異步任務(wù)之間的關(guān)系

CompletableFuture 中有很多方法可以用來(lái)描述異步任務(wù)之間的關(guān)系，如：

• thenApply
• thenAccept
• thenRun
• thenCompose
• thenCombine
• whenComplete

這些方法的使用方式相似，都是通過(guò)鏈?zhǔn)秸{(diào)用的方式，如下示例：

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello World");
CompletableFuture<String> future2 = future.thenApply(str -> str + "Java");
CompletableFuture<Void> future3 = future.thenAccept(str -> System.out.println(str));
CompletableFuture<Void> future4 = future.thenRun(() -> System.out.println("Hello Java"));
CompletableFuture<String> future5 = future.thenCompose(str -> CompletableFuture.completedFuture(str + "Java"));
CompletableFuture<String> future6 = future.thenCombine(future5, (str1, str2) -> str1 + str2);
CompletableFuture<Void> future7 = future.whenComplete((str, ex) -> {
    if (ex != null) {
        System.out.println("Error: " + ex.getMessage());
    } else {
        System.out.println(str);
    }
});

• thenApply 方法會(huì)在 future 任務(wù)完成后，將其結(jié)果作為參數(shù)傳遞給 thenApply 中的函數(shù)，返回另一個(gè) CompletableFuture 。
• thenAccept 方法會(huì)在 future 任務(wù)完成后，將其結(jié)果作為參數(shù)傳遞給 thenAccept 中的函數(shù)，不返回任何結(jié)果。
• thenRun 方法會(huì)在 future 任務(wù)完成后，執(zhí)行 thenRun 中的代碼，不接受任何參數(shù)，也不返回任何結(jié)果。
• thenCompose 方法會(huì)在 future 任務(wù)完成后，將其結(jié)果作為參數(shù)傳遞給 thenCompose 中的 CompletableFuture ，返回另一個(gè) CompletableFuture 。
• thenCombine 方法會(huì)在 future 和 future5 任務(wù)都完成后，將兩個(gè)任務(wù)的結(jié)果作為參數(shù)傳遞給 thenCombine 中的函數(shù)，返回另一個(gè) CompletableFuture 。
• whenComplete 方法會(huì)在 future 任務(wù)完成后，執(zhí)行 whenComplete 中的代碼，無(wú)論成功或失敗都會(huì)執(zhí)行。

異常處理

CompletableFuture 中有很多方法可以用來(lái)處理異步任務(wù)中出現(xiàn)的異常，如：

• exceptionally
• handle

這些方法的使用方式相似，都是通過(guò)鏈?zhǔn)秸{(diào)用的方式，如下示例：

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    if (System.currentTimeMillis() % 2 == 0) {
        throw new RuntimeException();
    }
    return "Hello World";
});
 CompletableFuture<String> future2 = future.exceptionally(ex -> "Error")
                                           .thenApply(str -> str + " Java");
 CompletableFuture<String> future3 = future.handle((str, ex) -> {
    if (ex != null) {
        System.out.println("Error: " + ex.getMessage());
        return "Error";
    } else {
        return str;
    }
});

• exceptionally 方法會(huì)在 future 任務(wù)出現(xiàn)異常的時(shí)候執(zhí)行，并返回一個(gè)帶有默認(rèn)值的 CompletableFuture 。
• handle 方法會(huì)在 future 任務(wù)完成后，無(wú)論成功或失敗都會(huì)執(zhí)行，并可以處理異常信息。

CompletableFuture用法示例

創(chuàng)建CompletableFuture

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello World");

通過(guò) supplyAsync 創(chuàng)建一個(gè)異步執(zhí)行任務(wù)，返回值為 Hello World 。

異步任務(wù)之間的關(guān)系

• thenApply 示例

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello World");
CompletableFuture<String> future2 = future.thenApply(str -> str + " Java");
System.out.println(future2.get());

輸出結(jié)果為 Hello World Java 。

• thenAccept 示例

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello World");
CompletableFuture<Void> future2 = future.thenAccept(str -> System.out.println(str + " Java"));
future2.get();

輸出結(jié)果為 Hello World Java 。

• thenRun 示例

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello World");
CompletableFuture<Void> future2 = future.thenRun(() -> System.out.println("Hello Java"));
future2.get();

輸出結(jié)果為 Hello Java 。

• thenCompose 示例

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello World");
CompletableFuture<String> future2 = future.thenCompose(str -> CompletableFuture.completedFuture(str + " Java"));
System.out.println(future2.get());

輸出結(jié)果為 Hello World Java 。

• thenCombine 示例

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");
CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> " World");
CompletableFuture<String> future3 = future.thenCombine(future2, (str1, str2) -> str1 + str2);
System.out.println(future3.get());

輸出結(jié)果為 Hello World 。

• whenComplete 示例

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello World");
CompletableFuture<Void> future2 = future.whenComplete((str, ex) -> {
    if (ex != null) {
        System.out.println("Error: " + ex.getMessage());
    } else {
        System.out.println(str);
    }
});
future2.get();

輸出結(jié)果為 Hello World 。

異常處理示例

• exceptionally 示例

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    if (System.currentTimeMillis() % 2 == 0) {
        throw new RuntimeException();
    }
    return "Hello World";
});
 CompletableFuture<String> future2 = future.exceptionally(ex -> "Error").thenApply(str -> str + " Java");
System.out.println(future2.get());

輸出結(jié)果為 Error Java 。

• handle 示例

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    if (System.currentTimeMillis() % 2 == 0) {
        throw new RuntimeException();
    }
    return "Hello World";
});
 CompletableFuture<String> future2 = future.handle((str, ex) -> {
    if (ex != null) {
        System.out.println("Error: " + ex.getMessage());
        return "Error";
    } else {
        return str;
    }
});
System.out.println(future2.get());

輸出結(jié)果為 Error 或 Hello World 。