今天給大家介紹一個(gè)非常有意思的Java編程中的奇淫巧技——用CompletableFuture來做異步編程。

先說一下異步編程是啥，以及一般都是什么時(shí)候用他們。

其實(shí)大家比較常規(guī)習(xí)慣的都是用springboot+ssm+springcloud alibaba技術(shù)體系去開發(fā)一些web系統(tǒng)，然后里面填充各種crud代碼，相信看這篇文章的朋友應(yīng)該都差不多，畢竟天下苦crud久已，進(jìn)軟件開發(fā)行業(yè)之前覺得很高大上，進(jìn)來以后發(fā)現(xiàn)技術(shù)都熟悉的差不多了，更多的都是在干crud。

那其實(shí)在這種常規(guī)性的crud類的系統(tǒng)和技術(shù)體系下，一般我們都不需要去做什么并發(fā)編程、異步編程之類的，因?yàn)橐话阆到y(tǒng)原理都是springboot拉起來一個(gè)內(nèi)嵌的web server，比如tomcat，然后對(duì)外接http請(qǐng)求，多線程并發(fā)處理請(qǐng)求，每個(gè)線程都是調(diào)用你的controller、service、dao和sql語句，是不是？

而且其實(shí)大家平時(shí)用spring的話，所有的spring bean都是做成單例的，而且單例一般都是無狀態(tài)的，就是大家不會(huì)在內(nèi)存里放什么數(shù)據(jù)，也就避免了多線程并發(fā)的安全問題，然后我們平時(shí)也就不用在crud系統(tǒng)里關(guān)注多線程問題了。

所以其實(shí)我們寫的代碼都是順序流的模式，來一個(gè)請(qǐng)求，各種業(yè)務(wù)邏輯處理，調(diào)用service，dao，執(zhí)行各種sql語句，然后最后都是面向數(shù)據(jù)庫做增刪改查，所以根本沒機(jī)會(huì)也不需要使用并發(fā)編程和異步編程。

當(dāng)然這種模式在crud業(yè)務(wù)類系統(tǒng)里還是不錯(cuò)的，畢竟方便，寫業(yè)務(wù)就可以了，不要去關(guān)注復(fù)雜的多線程并發(fā)和異步化的問題。

所以并發(fā)編程和異步編程指的是什么呢？并發(fā)編程其實(shí)是指比如你寫了一個(gè)系統(tǒng)，你的系統(tǒng)代碼里不是執(zhí)行那種crud順序流代碼，而是自己搞一個(gè)class，繼承Thread，自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)線程類，然后你的系統(tǒng)代碼里拿到一個(gè)請(qǐng)求不是直接去crud，而是啟動(dòng)一個(gè)Thread線程去并發(fā)運(yùn)行起來，這個(gè)線程不就會(huì)異步的去執(zhí)行一些操作了。

雖然大家一般真的很少在業(yè)務(wù)系統(tǒng)里用這種并發(fā)編程和異步編程的模式，但是代碼里確實(shí)是可以這么玩的。

好，那一般什么時(shí)候需要在代碼里開一些線程去并發(fā)運(yùn)行，異步化的運(yùn)行呢？不幸的消息是，crud系統(tǒng)真的很少用，一般其實(shí)都是中間件類的系統(tǒng)會(huì)大量的運(yùn)用并發(fā)編程的知識(shí)，各種請(qǐng)求都是異步化的執(zhí)行，比如說大家可以去看看rocketmq、elasticsearch這一類中間件的源碼，他們會(huì)經(jīng)常用到。

或者說大家在自己公司里研發(fā)一些非crud類的系統(tǒng)，比如說一些公司內(nèi)自研的一些底層系統(tǒng)，基礎(chǔ)系統(tǒng)，中間件系統(tǒng)，其實(shí)也會(huì)經(jīng)常用到并發(fā)編程，也就是異步編程的模式，那如果大家未來有可能用到異步編程的話，建議還是來了解一下今天的知識(shí)點(diǎn)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的異步編程其實(shí)控制你開的那個(gè)線程其實(shí)真的很麻煩。

但是用了CompletableFuture之后，對(duì)你開出來的多線程并發(fā)任務(wù)，你其實(shí)是可以很好的去控制他們的，一起開始今天的旅程吧。

在Java的世界里，處理異步和多線程任務(wù)一直是個(gè)讓人頭疼的問題。傳統(tǒng)的線程創(chuàng)建和管理方式，不僅代碼繁瑣，還容易出錯(cuò)。但是，自從Java 8推出了CompletableFuture這個(gè)神器，一切都變得不一樣了。它以一種極其優(yōu)雅的方式，解決了異步編程的諸多痛點(diǎn)。今天，咱們就來聊聊這個(gè)CompletableFuture，看看它到底是如何讓異步多線程編程變得如此優(yōu)雅的。

一、異步編程的痛點(diǎn)

在CompletableFuture出現(xiàn)之前，Java的異步編程主要有兩種方式：通過Future接口和實(shí)現(xiàn)Callable接口。但是，這兩種方式都存在一些問題。

1、阻塞和輪詢：使用Future.get()方法獲取異步結(jié)果時(shí)，如果結(jié)果還沒有準(zhǔn)備好，當(dāng)前線程會(huì)被阻塞。為了避免阻塞，我們通常會(huì)使用輪詢的方式檢查結(jié)果是否準(zhǔn)備好，但這種方式會(huì)浪費(fèi)CPU資源。

2、無法組合多個(gè)異步任務(wù)：在實(shí)際開發(fā)中，我們經(jīng)常需要組合多個(gè)異步任務(wù)的結(jié)果。但是，使用傳統(tǒng)的Future和Callable，很難實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的異步任務(wù)組合邏輯。

3、異常處理不便：當(dāng)異步任務(wù)出現(xiàn)異常時(shí)，傳統(tǒng)的處理方式是通過Future.get()方法捕獲異常，但這種方式不夠靈活，也不便于異步任務(wù)的錯(cuò)誤恢復(fù)。

二、CompletableFuture的優(yōu)雅之處

CompletableFuture是Java 8引入的一個(gè)新的異步編程工具，它解決了傳統(tǒng)異步編程方式的諸多痛點(diǎn)，讓異步多線程編程變得更加優(yōu)雅和便捷。

1、非阻塞的異步結(jié)果獲取：CompletableFuture提供了非阻塞的異步結(jié)果獲取方式。你可以通過thenApply、thenAccept、thenRun等方法，在異步任務(wù)完成時(shí)執(zhí)行特定的操作，而無需阻塞當(dāng)前線程。

2、靈活的異步任務(wù)組合：CompletableFuture提供了豐富的API，支持多種異步任務(wù)的組合方式。你可以使用thenCombine、thenAcceptBoth、runAfterBoth等方法，將兩個(gè)異步任務(wù)的結(jié)果進(jìn)行組合；或者使用allOf、anyOf等方法，等待多個(gè)異步任務(wù)完成。

3、便捷的異常處理：CompletableFuture提供了exceptionally方法，用于處理異步任務(wù)中出現(xiàn)的異常。你可以在這個(gè)方法中定義異常的處理邏輯，使得異步任務(wù)的錯(cuò)誤恢復(fù)變得更加便捷。

4、鏈?zhǔn)秸{(diào)用和流式處理：CompletableFuture的方法調(diào)用支持鏈?zhǔn)讲僮鳎憧梢詫⒍鄠€(gè)異步任務(wù)串聯(lián)起來，形成一個(gè)處理流程。這種鏈?zhǔn)秸{(diào)用和流式處理的方式，使得異步編程的代碼更加簡(jiǎn)潔和易讀。

三、CompletableFuture的使用示例

下面，我們通過一些具體的示例，來看看CompletableFuture是如何優(yōu)雅地解決異步多線程編程的問題的。

示例1：異步執(zhí)行任務(wù)并獲取結(jié)果

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {  
   // 模擬異步任務(wù)  
   try {  
       Thread.sleep(1000);  
  } catch (InterruptedException e) {  
       e.printStackTrace();  
  }  
   return "Hello, CompletableFuture!";  
});  
 
// 非阻塞方式獲取結(jié)果  
future.thenAccept(System.out::println);

在這個(gè)示例中，我們使用supplyAsync方法異步執(zhí)行了一個(gè)任務(wù)，并返回了一個(gè)CompletableFuture對(duì)象。然后，我們使用thenAccept方法，在異步任務(wù)完成時(shí)打印結(jié)果。這種方式避免了阻塞和輪詢，使得代碼更加簡(jiǎn)潔和高效。

示例2：組合多個(gè)異步任務(wù)的結(jié)果

CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");  
CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "World");  
 
future1.thenCombine(future2, (result1, result2) -> result1 + " " + result2)  
      .thenAccept(System.out::println);

在這個(gè)示例中，我們使用thenCombine方法將兩個(gè)異步任務(wù)的結(jié)果進(jìn)行了組合。當(dāng)兩個(gè)異步任務(wù)都完成時(shí)，它們的結(jié)果會(huì)被拼接成一個(gè)新的字符串，并打印出來。這種方式使得異步任務(wù)的組合變得更加靈活和便捷。

示例3：處理異步任務(wù)中的異常

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {  
   if (true) { // 假設(shè)這里有個(gè)條件判斷，滿足時(shí)拋出異常  
       throw new RuntimeException("Oops!");  
  }  
   return "Normal result";  
});  
 
future.exceptionally(ex -> "Fallback result")  
    .thenAccept(System.out::println);

在這個(gè)示例中，我們使用exceptionally方法處理了異步任務(wù)中出現(xiàn)的異常。當(dāng)異步任務(wù)拋出異常時(shí)，我們會(huì)返回一個(gè)備用結(jié)果，并打印出來。這種方式使得異步任務(wù)的錯(cuò)誤恢復(fù)變得更加容易和可控。

四、CompletableFuture的高級(jí)特性

除了上述的基本用法外，CompletableFuture還提供了一些高級(jí)特性，進(jìn)一步增強(qiáng)了其異步編程的能力。

1、自定義線程池：默認(rèn)情況下，CompletableFuture會(huì)使用ForkJoinPool.commonPool()作為線程池來執(zhí)行異步任務(wù)。但是，你也可以通過supplyAsync、runAsync等方法的重載版本，自定義線程池來執(zhí)行異步任務(wù)。

2、完成時(shí)的回調(diào)：CompletableFuture提供了whenComplete、whenCompleteAsync等方法，允許你在異步任務(wù)完成時(shí)執(zhí)行特定的回調(diào)操作。這些回調(diào)操作可以處理正常結(jié)果，也可以處理異常情況。

3、結(jié)果計(jì)算完成時(shí)的通知：CompletableFuture還提供了thenRun方法，允許你在異步任務(wù)的結(jié)果計(jì)算完成時(shí)執(zhí)行特定的操作。這個(gè)方法不關(guān)心異步任務(wù)的結(jié)果，只關(guān)心任務(wù)是否完成。

4、等待多個(gè)異步任務(wù)完成：CompletableFuture提供了allOf、anyOf等靜態(tài)方法，用于等待多個(gè)異步任務(wù)完成。allOf會(huì)等待所有任務(wù)完成，而anyOf則只等待其中一個(gè)任務(wù)完成。

五、總結(jié)

CompletableFuture是Java 8引入的一個(gè)強(qiáng)大的異步編程工具，它以一種極其優(yōu)雅的方式解決了傳統(tǒng)異步編程方式的諸多痛點(diǎn)。通過使用CompletableFuture，我們可以更加便捷地實(shí)現(xiàn)異步多線程編程，提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。同時(shí)，CompletableFuture還提供了豐富的高級(jí)特性，進(jìn)一步增強(qiáng)了其異步編程的能力。因此，如果你還在為異步多線程編程而苦惱，不妨嘗試一下CompletableFuture，相信它會(huì)給你帶來全新的編程體驗(yàn)。