什么，你還不會用CompletableFuture？

作者：java小當家 2021-03-16 15:12:57

開發后端

本篇會介紹CompletableFuture的api，并用一些示例演示如何去使用。

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上一篇我們講了Future機制，有興趣的可以參考談談Future、Callable、FutureTask關系

但Future機制，還不那么靈活，比如怎么去利用Future機制描述兩個任務串行執行，又或是兩個任務并行執行，又或是只關心最先執行結束的任務結果。

Future機制在一定程度上都無法快速地滿足以上需求，CompletableFuture便應運而生了。

本片會介紹CompletableFuture的api，并用一些示例演示如何去使用。

1. 創建一個異步任務

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);

supplyAsync與runAsync的區別在于：supplyAsync有返回值，而runAsync沒有返回值

帶Executor參數的構造函數，則使用線程池中的線程執行異步任務（線程池可以參考說說線程池）

不帶Executor參數的構造函數，則使用ForkJoinPool.commonPool()中的線程執行異步任務（Fork/Join框架可以參考談談并行流parallelStream）

1.1 示例：使用supplyAsync創建一個有返回值的異步任務

public class Case1 { 
 
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
 
        CompletableFuture<Integer> completableFuture=CompletableFuture.supplyAsync(()->{ 
            try { 
                Thread.sleep(1000); 
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            return 1; 
        }); 
        //該方法會一直阻塞 
        Integer result = completableFuture.get(); 
        System.out.println(result); 
    } 
 
}

2. 異步任務的回調

public CompletableFuture<T> whenComplete(BiConsumer<? super T, ? super Throwable> action); 
 
  public CompletableFuture<T> whenCompleteAsync(BiConsumer<? super T, ? super Throwable> action); 
 
  public CompletableFuture<T> whenCompleteAsync(BiConsumer<? super T, ? super Throwable> action, Executor executor); 
 
  public CompletableFuture<T> exceptionally(Function<Throwable, ? extends T> fn);

whenComplete開頭的方法在計算任務完成（包括正常完成與出現異常）之后會回調

而exceptionally則只會在計算任務出現異常時才會被回調

如何確定哪個線程去回調whenComplete，比較復雜，先略過。

而回調whenCompleteAsync的線程比較簡單，隨便拿一個空閑的線程即可，后綴是Async的方法同理。

2.1 示例：計算出現異常，使用whenComplete與exceptionally進行處理

package com.qcy.testCompleteableFuture; 
 
import java.util.concurrent.CompletableFuture; 
import java.util.concurrent.ExecutionException; 
import java.util.function.BiConsumer; 
import java.util.function.Function; 
import java.util.stream.IntStream; 
 
/** 
 * @author qcy 
 * @create 2020/09/07 17:40:44 
 */ 
public class Case2 { 
 
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
 
        CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { 
            try { 
                Thread.sleep(1000); 
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            System.out.println("執行supplyAsync的線程:" + Thread.currentThread().getName()); 
            int i = 1 / 0; 
            return 1; 
        }); 
 
        completableFuture.whenComplete(new BiConsumer<Integer, Throwable>() { 
            @Override 
            public void accept(Integer integer, Throwable throwable) { 
                System.out.println("執行whenComplete的線程:" + Thread.currentThread().getName()); 
                if (throwable == null) { 
                    System.out.println("計算未出現異常,結果:" + integer); 
                } 
            } 
        }); 
 
        completableFuture.exceptionally(new Function<Throwable, Integer>() { 
            @Override 
            public Integer apply(Throwable throwable) { 
                //出現異常時,則返回一個默認值 
                System.out.println("計算出現異常,信息:" + throwable.getMessage()); 
                return -1; 
            } 
        }); 
 
        System.out.println(completableFuture.get()); 
    } 
 
}

輸出：

當然，CompletableFuture內的各種方法是支持鏈式調用與Lambda表達式的，我們進行如下改寫：

public static void main(String[] args) throws Exception { 
 
     CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { 
         try { 
             Thread.sleep(2000); 
         } catch (InterruptedException e) { 
             e.printStackTrace(); 
         } 
         System.out.println("執行supplyAsync的線程:" + Thread.currentThread().getName()); 
         int i = 1 / 0; 
         return 1; 
     }).whenComplete((integer, throwable) -> { 
         System.out.println("執行whenComplete的線程:" + Thread.currentThread().getName()); 
         if (throwable == null) { 
             System.out.println("計算未出現異常,結果:" + integer); 
         } 
     }).exceptionally(throwable -> { 
         //出現異常時,則返回一個默認值 
         System.out.println("計算出現異常,信息:" + throwable.getMessage()); 
         return -1; 
     }); 
 
     System.out.println("計算結果:" + completableFuture.get()); 
 }

3. 任務串行化執行

public <U> CompletableFuture<U> thenApply(Function<? super T,? extends U> fn); 
 
  public CompletableFuture<Void> thenRun(Runnable action); 
 
  public CompletableFuture<Void> thenAccept(Consumer<? super T> action); 
 
  public <U> CompletableFuture<U> handle(BiFunction<? super T, Throwable, ? extends U> fn); 
 
  public <U> CompletableFuture<U> thenCompose(Function<? super T, ? extends CompletionStage<U>> fn);

thenApply，依賴上一次任務執行的結果，參數中的Function<? super T,? extends U>，T代表上一次任務返回值的類型，U代表當前任務返回值的類型，當上一個任務沒有出現異常時，thenApply才會被調用

thenRun，不需要知道上一個任務的返回結果，只是在上一個任務執行完成之后開始執行Runnable

thenAccept，依賴上一次任務的執行結果，因為入參是Consumer，所以不返回任何值。

handle和thenApply相似，不過當上一個任務出現異常時，能夠執行handle，卻不會去執行thenApply

thenCompose，傳入一次任務執行的結果，返回一個新的CompleteableFuture對象

3.1 示例：使用串行化任務分解兩數相乘并輸出

package com.qcy.testCompleteableFuture; 
 
import java.util.concurrent.CompletableFuture; 
 
/** 
 * @author qcy 
 * @create 2020/09/07 17:40:44 
 */ 
public class Case4 { 
 
    public static void main(String[] args) { 
         
        CompletableFuture.supplyAsync(() -> 2) 
                .thenApply(num -> num * 3) 
                .thenAccept(System.out::print); 
    } 
 
}

很顯然，輸出為6

3.2 示例：使用串行化任務并且模擬出現異常

package com.qcy.testCompleteableFuture; 
 
import java.util.concurrent.CompletableFuture; 
import java.util.function.BiFunction; 
 
/** 
 * @author qcy 
 * @create 2020/09/07 17:40:44 
 */ 
public class Case4 { 
 
    public static void main(String[] args) { 
 
        CompletableFuture.supplyAsync(() -> 2) 
                .thenApply(num -> num / 0) 
                .thenApply(result -> result * 3) 
                .handle((integer, throwable) -> { 
                    if (throwable == null) { 
                        return integer; 
                    } else { 
                        throwable.printStackTrace(); 
                        return -1; 
                    } 
                }).thenAccept(System.out::print); 
    } 
 
}

最終會輸出-1

4. 任務同時執行，且都需要執行完成

public <U,V> CompletableFuture<V> thenCombine(CompletionStage<? extends U> other, 
Function<? super T,? super U,? extends V> fn); 
 
  public <U> CompletableFuture<Void> thenAcceptBoth(CompletionStage<? extends U> other, 
Consumer<? super T, ? super U> action); 
 
  public CompletableFuture<Void> runAfterBoth(CompletionStage<?> other,Runnable action); 
 
  public static CompletableFuture<Void> allOf(CompletableFuture<?>... cfs);

thenCombine，合并兩個任務，兩個任務可以同時執行，都執行成功后，執行最后的BiFunction操作。其中T代表第一個任務的執行結果類型，U代表第二個任務的執行結果類型，V代表合并的結果類型

thenAcceptBoth，和thenCombine特性用法都極其相似，唯一的區別在于thenAcceptBoth進行一個消費，沒有返回值

runAfterBoth，兩個任務都執行完成后，但不關心他們的返回結構，然后去執行一個Runnable。

allOf，當所有的任務都執行完成后，返回一個CompletableFuture

4.1 示例：使用thenCombine合并任務

package com.qcy.testCompleteableFuture; 
 
import java.util.concurrent.CompletableFuture; 
import java.util.concurrent.ExecutionException; 
 
/** 
 * @author qcy 
 * @create 2020/09/07 17:40:44 
 */ 
public class Case5 { 
 
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
 
        CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { 
            System.out.println("任務1開始"); 
            try { 
                Thread.sleep(3000); 
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            System.out.println("任務1結束"); 
            return 2; 
        }); 
 
        CompletableFuture<Integer> cf2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { 
            System.out.println("任務2開始"); 
            try { 
                Thread.sleep(3000); 
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            System.out.println("任務2結束"); 
            return 3; 
        }); 
 
        CompletableFuture<Integer> completableFuture = cf1.thenCombine(cf2, (result1, result2) -> result1 * result2); 
        System.out.println("計算結果:" + completableFuture.get()); 
    } 
 
}

輸出：

可以看到兩個任務確實是同時執行的

當然，熟練了之后，直接使用鏈式操作，代碼如下：

package com.qcy.testCompleteableFuture; 
 
import java.util.concurrent.CompletableFuture; 
 
/** 
 * @author qcy 
 * @create 2020/09/07 17:40:44 
 */ 
public class Case6 { 
 
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
 
        CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { 
            System.out.println("任務1開始"); 
            try { 
                Thread.sleep(3000); 
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            System.out.println("任務1結束"); 
            return 2; 
        }).thenCombine(CompletableFuture.supplyAsync(() -> { 
            System.out.println("任務2開始"); 
            try { 
                Thread.sleep(2000); 
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            System.out.println("任務2結束"); 
            return 3; 
        }), (result1, result2) -> result1 * result2); 
 
        System.out.println("計算結果:" + completableFuture.get()); 
    } 
 
}

5. 任務同時執行，且只取最先完成的那個任務

public <U> CompletableFuture<U> applyToEither(CompletionStage<? extends T> other, Function<? super T, U> fn); 
 
   public CompletableFuture<Void> acceptEither(CompletionStage<? extends T> other, Consumer<? super T> action); 
 
   public CompletableFuture<Void> runAfterEither(CompletionStage<?> other,Runnable action); 
 
   public static CompletableFuture<Object> anyOf(CompletableFuture<?>... cfs);

applyToEither，最新執行完任務，將其結果執行Function操作，其中T是最先執行完的任務結果類型，U是最后輸出的類型

acceptEither，最新執行完的任務，將其結果執行消費操作

runAfterEither，任意一個任務執行完成之后，執行Runnable操作

anyOf，多個任務中，返回最先執行完成的CompletableFuture

5.1 示例：兩個任務同時執行，打印最先完成的任務的結果

package com.qcy.testCompleteableFuture; 
 
import java.util.concurrent.CompletableFuture; 
 
/** 
 * @author qcy 
 * @create 2020/09/07 17:40:44 
 */ 
public class Case7 { 
 
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
 
        CompletableFuture<Void> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { 
            System.out.println("任務1開始"); 
            try { 
                Thread.sleep(3000); 
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            System.out.println("任務1結束"); 
            return 2; 
        }).acceptEither(CompletableFuture.supplyAsync(() -> { 
            System.out.println("任務2開始"); 
            try { 
                Thread.sleep(2000); 
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            System.out.println("任務2結束"); 
            return 3; 
        }), result -> System.out.println(result)); 
 
        //等待CompletableFuture返回，防止主線程退出 
        completableFuture.join(); 
    } 
 
}

輸出：

可以看得到，任務2結束后，直接不再執行任務1的剩余代碼

5.2 示例：多個任務同時執行，打印最先完成的任務的結果

package com.qcy.testCompleteableFuture; 
 
import java.util.concurrent.CompletableFuture; 
 
/** 
 * @author qcy 
 * @create 2020/09/07 17:40:44 
 */ 
public class Case8 { 
 
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
 
        CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { 
            System.out.println("任務1開始"); 
            try { 
                Thread.sleep(3000); 
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            System.out.println("任務1結束"); 
            return 2; 
        }); 
 
        CompletableFuture<Integer> cf2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { 
            System.out.println("任務2開始"); 
            try { 
                Thread.sleep(2000); 
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            System.out.println("任務2結束"); 
            return 3; 
        }); 
 
        CompletableFuture<Integer> cf3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { 
            System.out.println("任務3開始"); 
            try { 
                Thread.sleep(4000); 
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            System.out.println("任務3結束"); 
            return 4; 
        }); 
 
        CompletableFuture<Object> firstCf = CompletableFuture.anyOf(cf1, cf2, cf3); 
        System.out.println(firstCf.get()); 
    } 
 
}

輸出：

責任編輯：姜華來源：今日頭條

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