使用CompletableFuture进行异步编程

CompletableFuture进行异步编程"/>

使用CompletableFuture进行异步编程

CompletableFuture是Java 8中引入的一个异步编程工具，它实现了Future和CompletionStage接口，可以用于处理异步任务。CompletableFuture提供了丰富的方法，可以方便地组合多个异步任务，实现复杂的异步逻辑。本文将介绍CompletableFuture的使用。

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1. 创建CompletableFuture

要创建一个CompletableFuture，可以使用以下静态方法：

supplyAsync(Supplier<U> supplier): 使用一个供应者函数（Supplier）创建一个异步任务。

runAsync(Runnable runnable): 使用一个Runnable对象创建一个异步任务。

completedFuture(U value): 创建一个已经完成的CompletableFuture。

exceptionally(Function<Throwable, ? extends T> fn): 当异步任务发生异常时，使用一个异常函数处理异常。

2. 组合多个异步任务

CompletableFuture提供了很多方法，可以方便地组合多个异步任务。以下是一些常用的组合方法：

thenApply(Function<? super T,? extends U> fn): 对异步任务的结果应用一个函数，并返回一个新的CompletableFuture。

thenAccept(Consumer<? super T> action): 对异步任务的结果执行一个操作，并返回一个新的CompletableFuture。

thenCombine(CompletionStage<? extends U> other, BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn): 当两个异步任务都完成时，使用一个函数组合它们的结果，并返回一个新的CompletableFuture。

thenCompose(Function<? super T, ? extends CompletionStage<U>> fn): 当异步任务完成时，将其结果应用于另一个异步任务，并返回一个新的CompletableFuture。

allOf(CompletableFuture<?>... cfs): 等待所有给定的CompletableFuture都完成，然后返回一个新的CompletableFuture。

anyOf(CompletableFuture<?>... cfs): 只要给定的任意一个CompletableFuture完成，就返回一个新的CompletableFuture。

3. 获取异步任务的结果

可以使用以下方法获取异步任务的结果：

get(): 阻塞当前线程，等待异步任务完成，并返回结果。注意：这个方法会抛出InterruptedException和ExecutionException异常，需注意异常处理。

get(long timeout, TimeUnit unit): 与get()方法一样，区别是增加了等待异步任务完成的超时时间，并且会抛出TimeoutException异常。

join(): 阻塞当前线程，等待异步任务完成，并返回结果。与get()方法类似，但不会抛出异常。

isDone(): 判断异步任务是否已完成。如果已完成，返回true；否则返回false。

isCompletedExceptionally(): 判断异步任务是否因异常而完成。如果因异常而完成，返回true；否则返回false。

exceptionally(Function<Throwable, ? extends T> fn): 当异步任务发生异常时，使用一个异常函数处理异常，并返回一个新的CompletableFuture。

4. 示例代码

下面是一个简单的示例，演示了如何使用CompletableFuture组合多个异步任务：

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.TimeoutException;public class CompletableFutureDemo {private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(CompletableFutureDemo.class);public static void main(String[] args) throws Exception {CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {sleep(1000);return "Hello";});future1.thenApply(s -> s + " World").thenAccept(message -> LOGGER.info(message));CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {sleep(1000);return "Hello Timeout";});CompletableFuture<Object> future3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {sleep(50);throw new RuntimeException();}).exceptionally(ex -> {// 处理异常并返回默认值或执行其他操作LOGGER.info("future3" + ex.getMessage());return "默认值";});LOGGER.info("主线程继续执行");try {// 模拟获取结果超时String result2 = future2.get(500, TimeUnit.MILLISECONDS);LOGGER.info(result2);} catch (TimeoutException e) {LOGGER.info("future2超时");}// future3使用了exceptionally()，future3.isCompletedExceptionally()不会为trueString result3 = (String) future3.get();LOGGER.info(result3 + " " + future3.isCompletedExceptionally());CompletableFuture.allOf(future1, future2, future3).join(); // 等待所有任务完成LOGGER.info("主线程结束");}private static void sleep(long millis) {try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(millis);} catch (InterruptedException e) {throw new IllegalStateException(e);}}
}

程序输出如下：

18:43:50.408 [main] INFO  CompletableFutureDemo - 主线程继续执行
18:43:50.460 [ForkJoinPoolmonPool-worker-3] INFO  CompletableFutureDemo - future3java.lang.RuntimeException
18:43:50.916 [main] INFO  CompletableFutureDemo - future2超时
18:43:50.916 [main] INFO  CompletableFutureDemo - 默认值 false
18:43:51.404 [ForkJoinPoolmonPool-worker-1] INFO  CompletableFutureDemo - Hello World
18:43:51.404 [main] INFO  CompletableFutureDemo - 主线程结束

从上述输出可以看出，多个CompletableFuture与主线程并行执行，并且不会相互影响。这意味着每个CompletableFuture都可以独立地执行其任务，而不需要等待其他任务完成。此外，由于CompletableFuture是异步的，它们不会阻塞主线程的执行，这种并行执行的方式可以提高应用的性能和效率。

总结

CompletableFuture是一个强大的异步编程工具，可以方便地组合多个异步任务，实现复杂的异步逻辑。通过使用CompletableFuture，我们可以实现高效的并发编程，并充分利用多核处理器的能力。