利用Java8中的CompletableFuture进行异步编程

CompletableFuture 是 Java 8 引入的一种用于处理异步编程的工具。它提供了一种非常灵活而且易于使用的方式来处理并发任务，能够简化代码的编写，并提高程序的性能。

CompletableFuture 类实现了 Future 和 CompletionStage 接口，因此可以用来表示一个异步计算的结果，还可以在计算完成后执行一些操作。下面将详细介绍 CompletableFuture 的使用和一些常见的应用场景。

一、基本用法

1、创建 CompletableFuture 对象

CompletableFuture 可以通过以下方式进行创建：

CompletableFuture<T> future = new CompletableFuture<>();
           

2、执行异步任务

可以使用线程池执行异步任务，并设置任务执行完毕后的回调函数：

CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
    // 异步任务的具体逻辑
}, executor);
           

这里的 executor 是一个可选的参数，可以指定线程池，如果不指定，则使用默认的 ForkJoinPool 线程池。

3、获取异步任务的结果

可以使用 get() 方法来获取异步任务的结果，注意这是一个阻塞方法，会一直等待任务完成：

T result = future.get();
           

4、处理任务的执行结果

可以使用 thenAccept()、thenApply()、thenRun() 等方法对任务的执行结果进行处理，这些方法都接受一个回调函数作为参数，任务完成后会触发回调函数的执行。

5、异常处理

可以使用 exceptionally() 方法来处理任务执行过程中出现的异常：

CompletableFuture<T> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 执行可能会抛出异常的代码
}).exceptionally(ex -> {
    // 异常处理逻辑
    return defaultValue;
});
           

二、组合多个 CompletableFuture

1、thenCompose()

通过 thenCompose() 方法可以将两个 CompletableFuture 对象串联起来，将一个任务的结果作为另一个任务的输入：

CompletableFuture<Integer> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 10);
CompletableFuture<Integer> future2 = future1.thenCompose(result -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> result * 2));
           

这样，当 future1 完成时，它的结果会被传递给 future2 进行进一步处理。

2、thenCombine()

通过 thenCombine() 方法可以将两个 CompletableFuture 对象的结果进行合并处理：

CompletableFuture<Integer> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 10);
CompletableFuture<Integer> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 20);
CompletableFuture<Integer> combinedFuture = future1.thenCombine(future2, (result1, result2) -> result1 + result2);
           

这里的回调函数接受 future1 和 future2 的结果，并返回它们的和。

3、allOf() 和 anyOf()

allOf() 方法接受一个 CompletableFuture 数组作为参数，等待所有的 CompletableFuture 都完成后返回：

CompletableFuture<Integer> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 10);
CompletableFuture<Integer> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 20);
CompletableFuture<Void> allFutures = CompletableFuture.allOf(future1, future2);
           

anyOf() 方法接受一个 CompletableFuture 数组作为参数，等待任意一个 CompletableFuture 完成后返回：

CompletableFuture<Integer> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 10);
CompletableFuture<Integer> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 20);
CompletableFuture<Object> anyFuture = CompletableFuture.anyOf(future1, future2);
           

三、异常处理和超时

1、exceptionally()

通过 exceptionally() 方法可以处理任务执行过程中出现的异常，返回一个默认值或者进行其他的异常处理逻辑。

2、handle()

handle() 方法类似于 exceptionally()，但是可以处理任务正常完成后的结果和异常情况。

3、whenComplete()

whenComplete() 方法接收一个 BiConsumer 参数，在任务完成后无论是否出现异常都会被调用，可以对任务的结果进行处理。

4、timeout()

可以使用 completeOnTimeout() 或者 orTimeout() 方法来设置任务的超时时间。

四、并行流与 CompletableFuture

Java 8 还提供了并行流的功能，可以很方便地将一个集合的操作并行化。结合 CompletableFuture，我们可以更灵活地控制并行任务的执行顺序和流程。

五、应用场景

CompletableFuture 可以应用于很多场景，包括：

• 并发执行多个任务，并等待所有任务完成后进行下一步操作；
• 异步获取远程数据，提高系统性能；
• 将多个阻塞 IO 操作组合成一个异步任务；
• 异步调用外部服务或接口。

总结一下，CompletableFuture 提供了一种简洁而强大的方式来处理异步编程。通过组合多个 CompletableFuture 对象，可以实现复杂的任务流程和并发逻辑。它不仅提供了丰富的方法用于处理结果、处理异常和设置超时，还能与并行流相结合，进一步提高程序的性能。