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());
}
