1 前言

在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，異步化處理是非常常見(jiàn)的解決問(wèn)題的手段，異步化處理除了使用線程池之外，還可以使用 CompletableFuture 來(lái)實(shí)現(xiàn)，在多任務(wù)處理且之間存在邏輯關(guān)系的情況下，就能夠體現(xiàn)出其巨大的優(yōu)勢(shì)和靈活性。CompletableFuture 底層使用的是 ForkJoinPool 線程池來(lái)實(shí)現(xiàn)線程的執(zhí)行和調(diào)度。

2 簡(jiǎn)單使用

在使用線程池時(shí)，通常的使用方法如下所示：

ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);
Callable<String> task1 = () ->{return "task1";};
Runnable task2 = () ->{
      System.out.println("task2 ");
};
// 用于提交任務(wù)根據(jù)是否獲取返回值分為 Callable 和 Runnable，分別使用 submit 和 execute 方法
service.submit(task1);
service.execute(task2);

但是在 CompletableFuture 中，使用方法還是有所區(qū)別的，是線程池和任務(wù)的結(jié)合，能夠使用鏈?zhǔn)骄幊虂?lái)處理任務(wù)之間的邏輯關(guān)系。

具體的使用如下所示：

// 使用默認(rèn)線程池
CompletableFuture<String> async1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
       log.info("async1 ... ");
       return "async1";
});
// 使用自定義線程池
CompletableFuture<String> async1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
       log.info("async1 ... ");
       return "async1";
}, Executors.newSingleThreadExecutor());
// runAsync 的使用方式
CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(()-> {
            System.out.println("runAsync");
});

異步任務(wù)的開(kāi)啟一般有兩個(gè)方法，supplyAsync 和 runAsync，這兩個(gè)方法的別別在于：

• 1 supplyAsync 不接受入?yún)?，但是?huì)有返回結(jié)果。
• 2 runAsync 也是不接受入?yún)?，但是沒(méi)有返回結(jié)果。

這里需要先說(shuō)明一下，xxxAsync 的方法都是從使用線程池中獲取一個(gè)線程來(lái)處理任務(wù)，不帶 Async 結(jié)尾的方法則是使用上一任務(wù)的線程繼續(xù)處理。

3 異步處理

在正式開(kāi)始之前，需要講解一下 java8 函數(shù)式編程的函數(shù)，相信大家看到這么多的函數(shù)都會(huì)頭暈的，但是其中也是有規(guī)律可循的，先說(shuō)三個(gè)主要的：

• 1 Function , 既然是函數(shù)，那么就會(huì)有一個(gè)入?yún)⒑头祷刂?，可以用于?jì)算。
• 2 Comsumer , 是一個(gè)消費(fèi)者，接收一個(gè)入?yún)⒌菦](méi)有返回值，只用于消費(fèi)。
• 3 Supplier, 是一個(gè)提供者，不接受參數(shù)，但是有一個(gè)返回值，可以用于對(duì)象的創(chuàng)建。
• 4 Predicate, 用來(lái)做判斷使用，接收一個(gè)入?yún)?返回值是 布爾類型的，true 或者 false。

簡(jiǎn)單的案例如下圖所示：

有這基本的 4 個(gè)，就可以進(jìn)行延伸了，比如 IntFunction 則是接收一個(gè) int 類型的參數(shù)，處理完成后即可返回，前面的 Int 只是規(guī)定了入?yún)⒌念愋投?，再?BiConsumer , 則是接收兩個(gè)入?yún)?，Consumer 則是只能接收一個(gè)參數(shù)。依次類推就可以知道所有的函數(shù)式接口的功能，是不是很簡(jiǎn)單？

3.1 thenApply

thenApply 和 thenApplyAsync 都是接收一個(gè) Function 參數(shù)，即接收一個(gè)參數(shù)并返回結(jié)果。區(qū)別在于前者是使用前一個(gè)任務(wù)的線程繼續(xù)處理，后者是從線程池中在獲取一個(gè)線程處理任務(wù)。

如上圖所示，thenApply 的任務(wù)處理和 future 使用的是一個(gè)線程，但是 thenApplyAsync 就換了一個(gè)線程繼續(xù)數(shù)據(jù)的處理。

3.2 thenAccept 和 thenRun

從方法名可以看到 thenAccept 和 thenRun 都是使用前一個(gè)人任務(wù)的線程進(jìn)行處理的。兩者都是在前一個(gè)任務(wù)完成后進(jìn)行處理，區(qū)別點(diǎn)在于 thenAccept 接收的是一個(gè) Consumer ， 而 thenRun 接收的是一個(gè) Runnable, 因此兩者都沒(méi)有返回值，但是前者可以接收并消費(fèi)一個(gè)參數(shù)，但是 thenRun 不能接收參數(shù)。這兩個(gè)方法的測(cè)試如下圖所示：

既然這兩個(gè)方法已經(jīng)搞清楚了，那么 thenAcceptAsync 和 thenRunAsync 是不是就順手學(xué)到了呢？異步編程的 API 真的是很簡(jiǎn)單。

3.3 exceptionally 異常處理

exceptionally 屬于異常處理流程，如果發(fā)生異常則需要進(jìn)行異常處理，需要將異常最為參數(shù)傳遞給 exceptionally, 而其需要的是一個(gè) Function 參數(shù)，這里的異常處理也是同步進(jìn)行的，也是采用上一個(gè)任務(wù)的線程進(jìn)行處理。

// 拋出異常信息
CompletableFuture<String> exceptionally = future.exceptionally((ex) -> {
    log.info("error information " + ex.getLocalizedMessage());
    return ex.getMessage();
});

3.4 whenComplete 方法完成之后

這個(gè)方法是當(dāng)某個(gè)任務(wù)執(zhí)行完成之后進(jìn)行回調(diào)，會(huì)將任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果或者執(zhí)行期間的異常信息傳遞過(guò)來(lái)進(jìn)行處理，在正常的情況下，異常信息為 null，能夠得到任務(wù)的運(yùn)算結(jié)果，異常情況下，異常信息不為空，返回結(jié)果為 null。這里的 whenComplete 接受的是一個(gè) BiConsumer 函數(shù)，也就是兩個(gè)入?yún)ⅲ瑳](méi)有返回結(jié)果，一個(gè)是方法的返回結(jié)果，一個(gè)則是任務(wù)處理過(guò)程中的異常信息。

 // 返回結(jié)果
 CompletableFuture<String> whenComplete = future.whenComplete((res, ex) -> {
     if (StrUtil.isNotBlank(res)) {
         log.info("task execute result {}", res);
     }
     if (res != null) {
         log.info("task error info {}", ex.getMessage());
     }
 });

知道了 whenComplete 方法，那么 whenCompleteAsync 方法的使用就知道了，就是異步處理了。

3.5 handle

handle 的使用和 whenComplete 方法類似，都是獲取任務(wù)的結(jié)果，只不過(guò) handle 有返回結(jié)果，接受的參數(shù)是一個(gè) BiFunction ，那么具體的使用方法如下圖所示：

 // handle 處理返回結(jié)果
 CompletableFuture<String> handle = future.handle((res, ex) -> {
     if (StrUtil.isNotBlank(res)) {
         log.info("task execute result {}", res);
         return "handle result exception";
     }
     if (res != null) {
         log.info("task error info {}", ex.getMessage());
     }
     return "handle result";
 });

通過(guò)以上的分析，我們已經(jīng)到得了以下規(guī)律：任何一個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)都有三個(gè)類似的 API，一個(gè)是同步處理，一個(gè)是異步處理，一個(gè)是異步處理并指定線程池參數(shù)。目前已經(jīng)介紹了 6 個(gè) API,分別是 thenApply, thenAccept,thenRun, whenComplete, handle 和 一個(gè)異常處理 exceptionally, 前五個(gè)舉一反三就知道了其他的兩個(gè)異步調(diào)用 API，掌握了其中的規(guī)律就不會(huì)覺(jué)得很多，無(wú)非就是同步異步，是否接收參數(shù)和有無(wú)返回值的區(qū)別。

4 處理組合

4.1 任務(wù)均完成后組合

thenCombine、thenAcceptBoth、runAfterBoth 這三個(gè)方法都是在兩個(gè) CompletableFuture 任務(wù)結(jié)束后在進(jìn)行執(zhí)行，區(qū)別在于是否接受參數(shù)以及是否有返回值，如圖所示查看其接受的參數(shù)。

• 1 thenCombine 方法為兩個(gè)，第一個(gè)為 CompletionStage 對(duì)象即另一個(gè)異步任務(wù)，第二個(gè)為 BiFunction ,接收兩個(gè)任務(wù)的處理結(jié)果并返回處理結(jié)果。
• 2 thenAcceptBoth 方法為兩個(gè)，第一個(gè)為 CompletionStage 對(duì)象即另一個(gè)異步任務(wù)，第二個(gè)為 BiConsumer, 接收兩個(gè)任務(wù)的處理結(jié)果不過(guò)沒(méi)有返回值。
• 3 runAfterBoth 方法為兩個(gè)，第一個(gè)為 CompletionStage 對(duì)象即另一個(gè)異步任務(wù)，第二個(gè)為 Runnable ,不接收兩個(gè)任務(wù)的處理結(jié)果，也沒(méi)有返回值。

下圖是方法的使用案例：

既然知道了這些方法的用法，那么 thenCombineAsync、thenAcceptBothAsync、runAfterBothAsync 是不是就可以同理掌握了呢？

4.2 任一任務(wù)完成

前文提到的都是兩個(gè)任務(wù)均完成的情況，接下來(lái)的三個(gè)方法則是任何一個(gè)任務(wù)完成即可執(zhí)行下一個(gè)動(dòng)作，applyToEither、acceptEither、runAfterEither 這三個(gè)方法都是在兩個(gè)異步任務(wù)執(zhí)行結(jié)果之后的處理，任何一個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢之后就進(jìn)行繼續(xù)處理。

這里的任一任務(wù)執(zhí)行完成和兩者任務(wù)都執(zhí)行完在執(zhí)行是類似的，區(qū)別在于這里接收的是一個(gè)參數(shù)：

• 1 applyToEither 接收的參數(shù)是 CompletionStage 和 Function。
• 2 acceptEither 接收的參數(shù)是 CompletionStage 和 Consumer。
• 3 runAfterEither 接收的參數(shù)是 CompletionStage 和 Runnable。

這里已經(jīng)學(xué)習(xí)到了 applyToEither、acceptEither、runAfterEither 三個(gè)方法，那么類似的 applyToEitherAsync、acceptEitherAsync、runAfterEitherAsync 也可以知道其具體用法。

4.3 任務(wù)處理結(jié)果

thenCompose 的用法和 thenCombine 等的用法基本都是一樣的，只不過(guò)在返回參數(shù)上有所區(qū)別，結(jié)果是返回一個(gè) Future, 入?yún)⑹且粋€(gè) Function 。在了解了 thenCompose 之后，那么 thenComposeAsync 的使用方法就是類似了。

CompletableFuture<String> thenCompose = future.thenCompose((res) -> {
    log.info("result is {}", res);
    return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        log.info("supplyAsync");
        return "result";
    });
});

4.4 所有或者任何

前面已經(jīng)分享過(guò)了兩個(gè)任務(wù)和一個(gè)任務(wù)的處理之后的操作，在本節(jié)中將分享 allOf 和 anyOf，這是多個(gè)任務(wù)的聚合處理，入?yún)⒍际嵌鄠€(gè) CompletableFuture， 區(qū)別在于是任何一個(gè)任務(wù)完成后就執(zhí)行后續(xù)任務(wù)，還是所有的任務(wù)都完成后再繼續(xù)任務(wù)處理。

其使用方法如下所示：

CompletableFuture<Void> allOf = CompletableFuture.allOf(future);
CompletableFuture<Object> andOf = CompletableFuture.anyOf(future);

5 總結(jié)

文中，我們首先介紹了函數(shù)式編程的接口使用方法，然后分享了 CompletableFuture 的 API 使用方法。核心就是函數(shù)式編程接口，接收的是 Function、Consumer 還是 Runable , 其次就是否是 xxxAsync 異步處理。

到此這篇關(guān)于深入學(xué)習(xí)java8 中的CompletableFuture的文章就介紹到這了,更多相關(guān)java8 CompletableFuture 內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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