学习使用CompletableFuture

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一．前言

1．JDK5的异步处理方式

在jdk5中，我们通过使用Future和Callable，可以在任务执行完毕后得到任务执行结果，可以使用isDone检测计算是否完成，使用cancle停止执行任务，使用阻塞方法get阻塞住调用线程来获取返回结果。但通过使用阻塞方式来获取执行结果，有两方面弊端，一是违异步编程的初衷，二是Future的异常只能自己内部处理。

2．JDK8的异步处理方式

jdk8中加入了实现类CompletableFuture，用于异步编程。底层做任务使用的是ForkJoin, 顾名思义，是将任务的数据集分为多个子数据集，而每个子集，都可以由独立的子任务来处理，最后将每个子任务的结果汇集起来。它是ExecutorService接口的一个实现，它把子任务分配给线程池（称为ForkJoinPool）中的工作线程。从api文档看，它实现了2个接口CompletionStage和Future。CompletionStage支持lambda表达式，接口的方法的功能都是在某个阶段得到结果后要做的事情。因此，CompletableFuture不仅拥有Future的所有特性，而且还内置了lambda表达式，支持异步回调，结果转换等功能，它有以下Future实现不了的功能：

1）合并两个相互独立的异步计算的结果

2）等待异步任务的所有任务都完成

3）等待异步任务的其中一个任务完成就返回结果

4）任务完成后调用回调方法

5）任务完成的结果可以用于下一个任务。

6）任务完成时发出通知

7）提供原生的异常处理api

二、学习CompletableFuture

1．结果获取方式

CompletableFuture获取结果的方式有如下四个方法：

1）get 阻塞获取结果，实现Future的get接口，显式抛出异常

2）getNow(T valueIfAbsent) 获取执行结果，如果当前任务未执行完成，则返回valueIfAbsent

3）join 执行完成后返回执行结果，或者抛出unchecked异常

4）T get(long timeout, TimeUnit unit) 在有限时间内获取数据

2．创建CompletableFuture对象

1）通过静态方法获取对象

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这是一个静态方法，返回一个已经计算好的CompletableFuture，示例如下：



completableFuture还能主动结束运算，并显示处理异常，如下是异步执行的代码：



2）使用工厂方式创建CompletableFuture对象

CompletableFuture主要有以下四个工厂方式创建对象的静态方法：



Supplier是java8函数式编程的一个接口，是一个生产者，可以不接收参数。只有一个get方法返回一个泛型实例。很明显，Async结尾的都是可以异步执行，runAsync接收一个Runnable函数式接口类型参数，不返回计算结果。supplyAsync接收一个函数式接口类型Supplier，可以返回计算结果。以上方法如果不指定执行任务的线程池Executor，则默认使用ForkJoinPool.commonPoolcommonPool执行任务。这些接口都支持lambda实现异步的操作。以下是SupplyAsync异步执行的简单示例：

3．CompletableFuture 的异步回调功能：thenApply

上面的方法，执行任务是异步操作。但是调用线程还在等待结果。我们还可以给cf添加回调方法，在任务执行完成后使用cf的结果再做下一步操作、转换。所以执行以下方法时，cf已经计算完毕。



从参数类型可以看到，这是接收一个cf计算的结果T，经过处理后返回参数类型为U的cf。 其中第一个方法是在cf完成的线程中调用。而带Async将在与调用者cf不同的线程中异步调用。

4．运行完成时的代码，即对结果进行消耗：thenAccept

入参是Consumer，执行Consumer后没有返回结果，所以称为消耗。



结果：a

5．上一步结果与下一步操作无关系：thenRun

在执行cf后，如果得到的结果对下一步没有影响，也就是说下一步的操作并不关心上一步的结果，最终也不返回值，可以使用thenRun，参数传递一个Runnable。

6．对2个cf的结果进行组合：thenCompose

thenCompose方法可以将2个独立的任务进行流水线操作。将当前cf的计算结果作为参数传递给后面的cf。

7．结合2个cf的结果：thenCombine

可以将两个完全不相干的对象的结果整合起来，两项任务可以同时执行，比如一个对外的接口服务，既查询数据库中要查询数据的总量，也要返回具体某一页的数据，可以一个cf负责执行查询总条数count的sql，一个查询一页数据。BiFunction是合并结果数据的函数：



其中T是调用thenCombine的cf的结果数据，U是other的结果，v就是合并的结果类型。

8．消耗两个cf的结果，不返回结果

对于2个cf，我们只想在他们执行完成时，消耗执行结果，但是不做数据返回，我们只是希望当完成时得到通知，此方法与thenCombine相似，只不过返回 CompletableFuture，只做消耗处理。

9．取计算速度最快的结果：acceptEither

针对两个CompletionStage，将计算最快的那个CompletionStage的结果用来作为下一步的消耗。此方法接受Consumer只对结果进行消耗。

10．计算最快的cf的结果转换：applyToEither

针对两个CompletionStage，将计算的快的那个CompletionStage的结果用来作为下一步的转换操作。



fn是对调用applyToEither的调用者和计算最快的那个结果进行处理，传入t类型数据，返回一个CompletionStage。

11．2个cf都执行完后执行操作：runAfterBoth

2个cf都执行完后，执行操作Runnable。Runnable不关心2个cf的执行结果：

12．处理cf数组：allOf / anyOf

以上介绍的都是2个future的组合使用。cf还提供allOf，参数是cf数组，当数组中所有的cf都执行完成时，返回一个CompletableFuture。调用返回的cf的join方法阻塞等待cf数组中所有cf执行完成。anyOf是当cf数组中任意一个cf执行完成后，就返回一个cf。

13．异常处理

在上面手工创建cf对象中，介绍过异常的处理，同样使用工厂创建的cf也具有异常管理机制，不在赘述。