奇淫巧技，CompletableFuture 异步多线程是真的优雅
一个示例回顾Future
一些业务场景我们需要使用多线程异步执行任务，加快任务执行速度。
JDK5新增了Future接口，用于描述一个异步计算的结果。
虽然 Future 以及相关使用方法提供了异步执行任务的能力，但是对于结果的获取却是很不方便，我们必须使用Future.get()的方式阻塞调用线程，或者使用轮询方式判断 Future.isDone 任务是否结束，再获取结果。
这两种处理方式都不是很优雅，相关代码如下:
@Test public void testFuture() throws ExecutionException, InterruptedException { ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5); Future<String> future = executorService.submit(() -> { Thread.sleep(2000); return "hello"; }); System.out.println(future.get()); System.out.println("end"); }
与此同时，Future无法解决多个异步任务需要相互依赖的场景，简单点说就是，主线程需要等待子线程任务执行完毕之后在进行执行，这个时候你可能想到了「CountDownLatch」，没错确实可以解决，代码如下。
这里定义两个Future，第一个通过用户id获取用户信息，第二个通过商品id获取商品信息。
@Test public void testCountDownLatch() throws InterruptedException, ExecutionException { ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5); CountDownLatch downLatch = new CountDownLatch(2); long startTime = System.currentTimeMillis(); Future<String> userFuture = executorService.submit(() -> { //模拟查询商品耗时500毫秒 Thread.sleep(500); downLatch.countDown(); return "用户A"; }); Future<String> goodsFuture = executorService.submit(() -> { //模拟查询商品耗时500毫秒 Thread.sleep(400); downLatch.countDown(); return "商品A"; }); downLatch.await(); //模拟主程序耗时时间 Thread.sleep(600); System.out.println("获取用户信息:" + userFuture.get()); System.out.println("获取商品信息:" + goodsFuture.get()); System.out.println("总共用时" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms"); }「运行结果」
获取用户信息:用户A获取商品信息:商品A总共用时1110ms从运行结果可以看出结果都已经获取，而且如果我们不用异步操作，执行时间应该是:500+400+600 = 1500,用异步操作后实际只用1110。
但是Java8以后我不在认为这是一种优雅的解决方式，接下来来了解下CompletableFuture的使用。
通过CompletableFuture实现上面示例
@Test public void testCompletableInfo() throws InterruptedException, ExecutionException { long startTime = System.currentTimeMillis(); //调用用户服务获取用户基本信息 CompletableFuture<String> userFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> //模拟查询商品耗时500毫秒 { try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return "用户A"; }); //调用商品服务获取商品基本信息 CompletableFuture<String> goodsFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> //模拟查询商品耗时500毫秒 { try { Thread.sleep(400); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return "商品A"; }); System.out.println("获取用户信息:" + userFuture.get()); System.out.println("获取商品信息:" + goodsFuture.get()); //模拟主程序耗时时间 Thread.sleep(600); System.out.println("总共用时" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms"); }运行结果
获取用户信息:用户A获取商品信息:商品A总共用时1112ms通过CompletableFuture可以很轻松的实现CountDownLatch的功能，你以为这就结束了，远远不止，CompletableFuture比这要强多了。
比如可以实现:任务1执行完了再执行任务2,甚至任务1执行的结果，作为任务2的入参数等等强大功能，下面就来学学CompletableFuture的API。
CompletableFuture创建方式
1、常用的4种创建方式
CompletableFuture源码中有四个静态方法用来执行异步任务
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier){..}public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier,Executor executor){..}public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable){..}public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable,Executor executor){..}一般我们用上面的静态方法来创建CompletableFuture，这里也解释下他们的区别:
- 「supplyAsync」执行任务，支持返回值。
- 「runAsync」执行任务，没有返回值。
「supplyAsync方法」
//使用默认内置线程池ForkJoinPool.commonPool()，根据supplier构建执行任务public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier)//自定义线程，根据supplier构建执行任务public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier, Executor executor)「runAsync方法」
//使用默认内置线程池ForkJoinPool.commonPool()，根据runnable构建执行任务public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable) //自定义线程，根据runnable构建执行任务public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable, Executor executor)2、结果获取的4种方式
对于结果的获取CompltableFuture类提供了四种方式
//方式一public T get()//方式二public T get(long timeout, TimeUnit unit)//方式三public T getNow(T valueIfAbsent)//方式四public T join()说明：
- 「get()和get(long timeout, TimeUnit unit)」 => 在Future中就已经提供了，后者提供超时处理，如果在指定时间内未获取结果将抛出超时异常
- 「getNow」 => 立即获取结果不阻塞，结果计算已完成将返回结果或计算过程中的异常，如果未计算完成将返回设定的valueIfAbsent值
- 「join」 => 方法里不会抛出异常
示例：
@Test public void testCompletableGet() throws InterruptedException, ExecutionException { CompletableFuture<String> cp1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return "商品A"; }); // getNow方法测试 System.out.println(cp1.getNow("商品B")); //join方法测试 CompletableFuture<Integer> cp2 = CompletableFuture.supplyAsync((() -> 1 / 0)); System.out.println(cp2.join()); System.out.println("-----------------------------------------------------"); //get方法测试 CompletableFuture<Integer> cp3 = CompletableFuture.supplyAsync((() -> 1 / 0)); System.out.println(cp3.get()); }「运行结果」：
- 第一个执行结果为 「商品B」，因为要先睡上1秒结果不能立即获取
- join方法获取结果方法里不会抛异常，但是执行结果会抛异常，抛出的异常为CompletionException
- get方法获取结果方法里将抛出异常，执行结果抛出的异常为ExecutionException
异步回调方法
1、thenRun/thenRunAsync
通俗点讲就是，「做完第一个任务后，再做第二个任务,第二个任务也没有返回值」
示例
@Test public void testCompletableThenRunAsync() throws InterruptedException, ExecutionException { long startTime = System.currentTimeMillis(); CompletableFuture<Void> cp1 = CompletableFuture.runAsync(() -> { try { //执行任务A Thread.sleep(600); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); CompletableFuture<Void> cp2 = cp1.thenRun(() -> { try { //执行任务B Thread.sleep(400); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); // get方法测试 System.out.println(cp2.get()); //模拟主程序耗时时间 Thread.sleep(600); System.out.println("总共用时" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms"); } //运行结果 /** * null * 总共用时1610ms */「thenRun 和thenRunAsync有什么区别呢？」
如果你执行第一个任务的时候，传入了一个自定义线程池：
- 调用thenRun方法执行第二个任务时，则第二个任务和第一个任务是共用同一个线程池。
- 调用thenRunAsync执行第二个任务时，则第一个任务使用的是你自己传入的线程池，第二个任务使用的是ForkJoin线程池。
说明: 后面介绍的thenAccept和thenAcceptAsync，thenApply和thenApplyAsync等，它们之间的区别也是这个。
2、thenAccept/thenAcceptAsync
第一个任务执行完成后，执行第二个回调方法任务，会将该任务的执行结果，作为入参，传递到回调方法中，但是回调方法是没有返回值的。
示例
@Test public void testCompletableThenAccept() throws ExecutionException, InterruptedException { long startTime = System.currentTimeMillis(); CompletableFuture<String> cp1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { return "dev"; }); CompletableFuture<Void> cp2 = cp1.thenAccept((a) -> { System.out.println("上一个任务的返回结果为: " + a); }); cp2.get(); }3、 thenApply/thenApplyAsync
表示第一个任务执行完成后，执行第二个回调方法任务，会将该任务的执行结果，作为入参，传递到回调方法中，并且回调方法是有返回值的。
示例
@Test public void testCompletableThenApply() throws ExecutionException, InterruptedException { CompletableFuture<String> cp1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { return "dev"; }).thenApply((a) -> { if(Objects.equals(a,"dev")){ return "dev"; } return "prod"; }); System.out.println("当前环境为:" + cp1.get()); //输出: 当前环境为:dev }异常回调
当CompletableFuture的任务不论是正常完成还是出现异常它都会调用「whenComplete」这回调函数。
- 「正常完成」：whenComplete返回结果和上级任务一致，异常为null；
- 「出现异常」：whenComplete返回结果为null，异常为上级任务的异常；
即调用get()时，正常完成时就获取到结果，出现异常时就会抛出异常，需要你处理该异常。
下面来看看示例
1、只用whenComplete
@Test public void testCompletableWhenComplete() throws ExecutionException, InterruptedException { CompletableFuture<Double> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { if (Math.random() < 0.5) { throw new RuntimeException("出错了"); } System.out.println("正常结束"); return 0.11; }).whenComplete((aDouble, throwable) -> { if (aDouble == null) { System.out.println("whenComplete aDouble is null"); } else { System.out.println("whenComplete aDouble is " + aDouble); } if (throwable == null) { System.out.println("whenComplete throwable is null"); } else { System.out.println("whenComplete throwable is " + throwable.getMessage()); } }); System.out.println("最终返回的结果 = " + future.get()); }正常完成，没有异常时：
正常结束whenComplete aDouble is 0.11whenComplete throwable is null最终返回的结果 = 0.11出现异常时：get()会抛出异常
whenComplete aDouble is nullwhenComplete throwable is java.lang.RuntimeException: 出错了java.util.concurrent.ExecutionException: java.lang.RuntimeException: 出错了 at java.util.concurrent.CompletableFuture.reportGet(CompletableFuture.java:357) at java.util.concurrent.CompletableFuture.get(CompletableFuture.java:1895)2、whenComplete + exceptionally示例
@Test public void testWhenCompleteExceptionally() throws ExecutionException, InterruptedException { CompletableFuture<Double> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { if (Math.random() < 0.5) { throw new RuntimeException("出错了"); } System.out.println("正常结束"); return 0.11; }).whenComplete((aDouble, throwable) -> { if (aDouble == null) { System.out.println("whenComplete aDouble is null"); } else { System.out.println("whenComplete aDouble is " + aDouble); } if (throwable == null) { System.out.println("whenComplete throwable is null"); } else { System.out.println("whenComplete throwable is " + throwable.getMessage()); } }).exceptionally((throwable) -> { System.out.println("exceptionally中异常：" + throwable.getMessage()); return 0.0; }); System.out.println("最终返回的结果 = " + future.get()); }当出现异常时，exceptionally中会捕获该异常，给出默认返回值0.0。
whenComplete aDouble is nullwhenComplete throwable is java.lang.RuntimeException: 出错了exceptionally中异常：java.lang.RuntimeException: 出错了最终返回的结果 = 0.0多任务组合回调
1、AND组合关系
thenCombine / thenAcceptBoth / runAfterBoth都表示：「当任务一和任务二都完成再执行任务三」。
区别在于：
- 「runAfterBoth」 不会把执行结果当做方法入参，且没有返回值
- 「thenAcceptBoth」: 会将两个任务的执行结果作为方法入参，传递到指定方法中，且无返回值
- 「thenCombine」：会将两个任务的执行结果作为方法入参，传递到指定方法中，且有返回值
示例
@Test public void testCompletableThenCombine() throws ExecutionException, InterruptedException { //创建线程池 ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10); //开启异步任务1 CompletableFuture<Integer> task = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("异步任务1，当前线程是：" + Thread.currentThread().getId()); int result = 1 + 1; System.out.println("异步任务1结束"); return result; }, executorService); //开启异步任务2 CompletableFuture<Integer> task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("异步任务2，当前线程是：" + Thread.currentThread().getId()); int result = 1 + 1; System.out.println("异步任务2结束"); return result; }, executorService); //任务组合 CompletableFuture<Integer> task3 = task.thenCombineAsync(task2, (f1, f2) -> { System.out.println("执行任务3，当前线程是：" + Thread.currentThread().getId()); System.out.println("任务1返回值：" + f1); System.out.println("任务2返回值：" + f2); return f1 + f2; }, executorService); Integer res = task3.get(); System.out.println("最终结果：" + res); }「运行结果」
异步任务1，当前线程是：17异步任务1结束异步任务2，当前线程是：18异步任务2结束执行任务3，当前线程是：19任务1返回值：2任务2返回值：2最终结果：42、OR组合关系
applyToEither / acceptEither / runAfterEither 都表示：「两个任务，只要有一个任务完成，就执行任务三」。
区别在于：
- 「runAfterEither」：不会把执行结果当做方法入参，且没有返回值
- 「acceptEither」: 会将已经执行完成的任务，作为方法入参，传递到指定方法中，且无返回值
- 「applyToEither」：会将已经执行完成的任务，作为方法入参，传递到指定方法中，且有返回值
示例
@Test public void testCompletableEitherAsync() { //创建线程池 ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10); //开启异步任务1 CompletableFuture<Integer> task = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("异步任务1，当前线程是：" + Thread.currentThread().getId()); int result = 1 + 1; System.out.println("异步任务1结束"); return result; }, executorService); //开启异步任务2 CompletableFuture<Integer> task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("异步任务2，当前线程是：" + Thread.currentThread().getId()); int result = 1 + 2; try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("异步任务2结束"); return result; }, executorService); //任务组合 task.acceptEitherAsync(task2, (res) -> { System.out.println("执行任务3，当前线程是：" + Thread.currentThread().getId()); System.out.println("上一个任务的结果为："+res); }, executorService); }运行结果
//通过结果可以看出，异步任务2都没有执行结束，任务3获取的也是1的执行结果异步任务1，当前线程是：17异步任务1结束异步任务2，当前线程是：18执行任务3，当前线程是：19上一个任务的结果为：2注意
如果把上面的核心线程数改为1也就是
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);运行结果就是下面的了，会发现根本没有执行任务3，显然是任务3直接被丢弃了。
异步任务1，当前线程是：17异步任务1结束异步任务2，当前线程是：173、多任务组合
- 「allOf」：等待所有任务完成
- 「anyOf」：只要有一个任务完成
示例
allOf：等待所有任务完成
@Test public void testCompletableAallOf() throws ExecutionException, InterruptedException { //创建线程池 ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10); //开启异步任务1 CompletableFuture<Integer> task = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("异步任务1，当前线程是：" + Thread.currentThread().getId()); int result = 1 + 1; System.out.println("异步任务1结束"); return result; }, executorService); //开启异步任务2 CompletableFuture<Integer> task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("异步任务2，当前线程是：" + Thread.currentThread().getId()); int result = 1 + 2; try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("异步任务2结束"); return result; }, executorService); //开启异步任务3 CompletableFuture<Integer> task3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("异步任务3，当前线程是：" + Thread.currentThread().getId()); int result = 1 + 3; try { Thread.sleep(4000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("异步任务3结束"); return result; }, executorService); //任务组合 CompletableFuture<Void> allOf = CompletableFuture.allOf(task, task2, task3); //等待所有任务完成 allOf.get(); //获取任务的返回结果 System.out.println("task结果为：" + task.get()); System.out.println("task2结果为：" + task2.get()); System.out.println("task3结果为：" + task3.get()); }anyOf: 只要有一个任务完成
@Test public void testCompletableAnyOf() throws ExecutionException, InterruptedException { //创建线程池 ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10); //开启异步任务1 CompletableFuture<Integer> task = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { int result = 1 + 1; return result; }, executorService); //开启异步任务2 CompletableFuture<Integer> task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { int result = 1 + 2; return result; }, executorService); //开启异步任务3 CompletableFuture<Integer> task3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { int result = 1 + 3; return result; }, executorService); //任务组合 CompletableFuture<Object> anyOf = CompletableFuture.anyOf(task, task2, task3); //只要有一个有任务完成 Object o = anyOf.get(); System.out.println("完成的任务的结果：" + o); }CompletableFuture使用有哪些注意点
CompletableFuture 使我们的异步编程更加便利的、代码更加优雅的同时，我们也要关注下它，使用的一些注意点。
1、Future需要获取返回值，才能获取异常信息
@Test public void testWhenCompleteExceptionally() { CompletableFuture<Double> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { if (1 == 1) { throw new RuntimeException("出错了"); } return 0.11; }); //如果不加 get()方法这一行，看不到异常信息 //future.get(); }Future需要获取返回值，才能获取到异常信息。如果不加 get()/join()方法，看不到异常信息。
小伙伴们使用的时候，注意一下哈,考虑是否加try...catch...或者使用exceptionally方法。
2、CompletableFuture的get()方法是阻塞的
CompletableFuture的get()方法是阻塞的，如果使用它来获取异步调用的返回值，需要添加超时时间。
//反例 CompletableFuture.get();//正例CompletableFuture.get(5, TimeUnit.SECONDS);3、不建议使用默认线程池
CompletableFuture代码中又使用了默认的「ForkJoin线程池」，处理的线程个数是电脑「CPU核数-1」。在大量请求过来的时候，处理逻辑复杂的话，响应会很慢。一般建议使用自定义线程池，优化线程池配置参数。
4、自定义线程池时，注意饱和策略
CompletableFuture的get()方法是阻塞的，我们一般建议使用future.get(5, TimeUnit.SECONDS)。并且一般建议使用自定义线程池。
但是如果线程池拒绝策略是DiscardPolicy或者DiscardOldestPolicy，当线程池饱和时，会直接丢弃任务，不会抛弃异常。因此建议，CompletableFuture线程池策略最好使用AbortPolicy，然后耗时的异步线程，做好线程池隔离哈。
JUST DO IT!
