一、CompletableFuture 简介
CompletableFuture 在 Java 里面被用于异步编程，异步通常意味着非阻塞，可以使得我们的任务单独运行在与主线程分离的其他线程中，并且通过回调可
以在主线程中得到异步任务的执行状态，是否完成，和是否异常等信息。
CompletableFuture 实现了 Future, CompletionStage 接口，实现了 Future 接口就可以兼容现在有线程池框架，而 CompletionStage 接口才是异步编程
的接口抽象，里面定义多种异步方法，通过这两者集合，从而打造出了强大的CompletableFuture 类。
二、Future 与 CompletableFuture
Futrue 在 Java 里面，通常用来表示一个异步任务的引用，比如我们将任务提交到线程池里面，然后我们会得到一个 Futrue，在 Future 里面有 isDone 方
法来 判断任务是否处理结束，还有 get 方法可以一直阻塞直到任务结束然后获取结果，但整体来说这种方式，还是同步的，因为需要客户端不断阻塞等待或
者不断轮询才能知道任务是否完成。
Future 的主要缺点如下：
（1）不支持手动完成
我提交了一个任务，但是执行太慢了，我通过其他路径已经获取到了任务结果，现在没法把这个任务结果通知到正在执行的线程，所以必须主动取消或者一直
等待它执行完成。
（2）不支持进一步的非阻塞调用
通过 Future 的 get 方法会一直阻塞到任务完成，但是想在获取任务之后执行额外的任务，因为 Future 不支持回调函数，所以无法实现这个功能
（3）不支持链式调用
对于 Future 的执行结果，我们想继续传到下一个 Future 处理使用，从而形成一个链式的 pipline 调用，这在 Future 中是没法实现的
（4）不支持多个 Future 合并
比如我们有 10 个 Future 并行执行，我们想在所有的 Future 运行完毕之后，执行某些函数，是没法通过 Future 实现的
（5）不支持异常处理
Future 的 API 没有任何的异常处理的 api，所以在异步运行时，如果出了问题是不好定位的
三、CompletableFuture 入门
1、使用 CompletableFuture
场景：主线程里面创建一个 CompletableFuture，然后主线程调用 get 方法会阻塞，最后我们在一个子线程中使其终止。
/** * 主线程里面创建一个 CompletableFuture，然后主线程调用 get 方法会阻塞，最后我们 在一个子线程中使其终止 * @param args */
public static void main(String[] args) throws Exception{ CompletableFuture<String> future = new CompletableFuture<>(); new Thread(() -> { try{ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "子线程开始干活"); //子线程睡 5 秒
Thread.sleep(5000); //在子线程中完成主线程
future.complete("success"); }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); } }, "A").start(); //主线程调用 get 方法阻塞
System.out.println("主线程调用 get 方法获取结果为: " + future.get()); System.out.println("主线程完成,阻塞结束!!!!!!"); }
2、没有返回值的异步任务
public class CompletableFutureDemo { public static void main(String[] args) throws Exception { System.out.println("主线程开始"); //运行一个没有返回值的异步任务
CompletableFuture<Void> completableFuture1 = CompletableFuture.runAsync(()->{ try { System.out.println("子线程启动干活"); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : CompletableFuture1"); Thread.sleep(5000); System.out.println("子线程完成"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }); //主线程阻塞
completableFuture1.get(); System.out.println("主线程结束"); } }
3、有返回值的异步任务
public class CompletableFutureDemo2 { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { System.out.println("主线程开始"); //运行一个有返回值的异步任务
CompletableFuture<Integer> completableFuture2 = CompletableFuture.supplyAsync(()->{ try { System.out.println("子线程开始任务"); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : CompletableFuture2"); Thread.sleep(5000); //模拟异常
int i = 10/0; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return 1024; }); completableFuture2.whenComplete((t,u)->{ System.out.println("------t="+t); //返回值信息
System.out.println("------u="+u); //方法中的异常信息
}).get(); //主线程阻塞
Integer s = completableFuture2.get(); System.out.println("主线程结束, 子线程的结果为:" + s); } }
4、线程依赖
当一个线程依赖另一个线程时，可以使用 thenApply 方法来把这两个线程串行化。
private static Integer num = 10; /** * 先对一个数加 10,然后取平方 * @param args */
public static void main(String[] args) throws Exception{ System.out.println("主线程开始"); CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { try { System.out.println("加 10 任务开始"); num += 10; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return num; }).thenApply(integer -> { return num * num; }); Integer integer = future.get(); System.out.println("主线程结束, 子线程的结果为:" + integer); }
5、消费处理结果
thenAccept 消费处理结果, 接收任务的处理结果，并消费处理，无返回结果。
private static Integer num = 10; public static void main(String[] args) throws Exception{ System.out.println("主线程开始"); CompletableFuture.supplyAsync(() -> { try { System.out.println("加 10 任务开始"); num += 10; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return num; }).thenApply(integer -> { return num * num; }).thenAccept(new Consumer<Integer>() { @Override public void accept(Integer integer) { System.out.println("子线程全部处理完成,最后调用了 accept,结果为:" + integer); } }); }
6、异常处理
exceptionally 异常处理,出现异常时触发
private static Integer num = 10; public static void main(String[] args) throws Exception{ System.out.println("主线程开始"); CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { int i= 1/0; System.out.println("加 10 任务开始"); num += 10; return num; }).exceptionally(ex -> { System.out.println(ex.getMessage()); return -1; }); System.out.println(future.get()); }
handle 类似于 thenAccept/thenRun 方法,是最后一步的处理调用,但是同时可以处理异常
private static Integer num = 10; public static void main(String[] args) throws Exception{ System.out.println("主线程开始"); CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("加 10 任务开始"); num += 10; return num; }).handle((i,ex) ->{ System.out.println("进入 handle 方法"); if(ex != null){ System.out.println("发生了异常,内容为:" + ex.getMessage()); return -1; }else{ System.out.println("正常完成,内容为: " + i); return i; }}); System.out.println(future.get()); }
7、结果合并
thenCompose 合并两个有依赖关系的 CompletableFutures 的执行结果
private static Integer num = 10; public static void main(String[] args) throws Exception{ System.out.println("主线程开始"); //第一步加 10
CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("加 10 任务开始"); num += 10; return num; }); //合并
CompletableFuture<Integer> future1 = future.thenCompose(i ->
//再来一个 CompletableFuture
CompletableFuture.supplyAsync(() -> { return i + 1; })); System.out.println(future.get()); System.out.println(future1.get()); }
thenCombine 合并两个没有依赖关系的 CompletableFutures 任务
private static Integer num = 10; public static void main(String[] args) throws Exception{ System.out.println("主线程开始"); CompletableFuture<Integer> job1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("加 10 任务开始"); num += 10; return num; }); CompletableFuture<Integer> job2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {System.out.println("乘以 10 任务开始"); num = num * 10; return num; }); //合并两个结果
CompletableFuture<Object> future = job1.thenCombine(job2, new BiFunction<Integer, Integer, List<Integer>>() { @Override public List<Integer> apply(Integer a, Integer b) { List<Integer> list = new ArrayList<>(); list.add(a); list.add(b); return list; } }); System.out.println("合并结果为:" + future.get()); }
合并多个任务的结果 allOf 与 anyOf
allOf: 一系列独立的 future 任务，等其所有的任务执行完后做一些事情
private static Integer num = 10; /** * 先对一个数加 10,然后取平方 * @param args */
public static void main(String[] args) throws Exception{ System.out.println("主线程开始"); List<CompletableFuture> list = new ArrayList<>(); CompletableFuture<Integer> job1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("加 10 任务开始"); num += 10; return num; }); list.add(job1); CompletableFuture<Integer> job2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("乘以 10 任务开始");num = num * 10; return num; }); list.add(job2); CompletableFuture<Integer> job3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("减以 10 任务开始"); num = num * 10; return num; }); list.add(job3); CompletableFuture<Integer> job4 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("除以 10 任务开始"); num = num * 10; return num; }); list.add(job4); //多任务合并
List<Integer> collect = list.stream().map(CompletableFuture<Integer>::join).collect(Collectors.toList()); System.out.println(collect); }
anyOf: 只要在多个 future 里面有一个返回，整个任务就可以结束，而不需要等到每一个future 结束
private static Integer num = 10; /** * 先对一个数加 10,然后取平方 * @param args */
public static void main(String[] args) throws Exception{ System.out.println("主线程开始"); CompletableFuture<Integer>[] futures = new CompletableFuture[4]; CompletableFuture<Integer> job1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { try{ Thread.sleep(5000); System.out.println("加 10 任务开始");num += 10; return num; }catch (Exception e){ return 0; } }); futures[0] = job1; CompletableFuture<Integer> job2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { try{ Thread.sleep(2000); System.out.println("乘以 10 任务开始"); num = num * 10; return num; }catch (Exception e){ return 1; } }); futures[1] = job2; CompletableFuture<Integer> job3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { try{ Thread.sleep(3000); System.out.println("减以 10 任务开始"); num = num * 10; return num; }catch (Exception e){ return 2; } }); futures[2] = job3; CompletableFuture<Integer> job4 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { try{ Thread.sleep(4000); System.out.println("除以 10 任务开始");num = num * 10; return num; }catch (Exception e){ return 3; } }); futures[3] = job4; CompletableFuture<Object> future = CompletableFuture.anyOf(futures); System.out.println(future.get()); }