java異步編程CompletableFuture使用示例詳解
一、簡單介紹
CompletableFuture 同時實現(xiàn)了 Future 和 CompletionStage 接口。
public class CompletableFuture<T> implements Future<T>, CompletionStage<T>
CompletableFuture 除了提供了更為好用和強(qiáng)大的 Future 特性之外，還提供了函數(shù)式編程的能力。
Future 接口有 5 個方法：
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) ：嘗試取消執(zhí)行任務(wù)。
boolean isCancelled() ：判斷任務(wù)是否被取消。
boolean isDone() ： 判斷任務(wù)是否已經(jīng)被執(zhí)行完成。
get() ：等待任務(wù)執(zhí)行完成并獲取運算結(jié)果。
get(long timeout, TimeUnit unit) ：多了一個超時時間。
CompletionStage<T> 接口中的方法比較多，CompletableFuture 的函數(shù)式能力就是這個接口賦予的。從這個接口的方法參數(shù)你就可以發(fā)現(xiàn)其大量使用了 Java8 引入的函數(shù)式編程。
二、常見操作
1、使用默認(rèn)線程池
// 使用默認(rèn)的線程池，F(xiàn)orkJoinPool
CompletableFuture<String> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
System.out.println("come in");
System.out.println("是否為守護(hù)線程: " + Thread.currentThread().isDaemon());
System.out.println("當(dāng)前線程名稱：" + Thread.currentThread().getName());
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("is ending");
return "hello";
});
System.out.println("I am main thread");
輸出如下：
I am main thread
come in
是否為守護(hù)線程: true
從輸出結(jié)果可以看出，使用默認(rèn)的線程池，啟動是線程是守護(hù)線程，如果主線程執(zhí)行完畢，會導(dǎo)致守護(hù)線程結(jié)束。 導(dǎo)致 is ending 無法輸出。
2、使用自定義線程池
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
// 使用自定義線程池
CompletableFuture<String> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
System.out.println("come in");
System.out.println("是否為守護(hù)線程: " + Thread.currentThread().isDaemon());
System.out.println("當(dāng)前線程名稱：" + Thread.currentThread().getName());
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("is ending");
return "hello";
},executorService);
System.out.println("I am main thread");
// 關(guān)閉線程池
executorService.shutdown();
輸出如下：
I am main thread
come in
是否為守護(hù)線程: false
當(dāng)前線程名稱：pool-1-thread-1
is ending
可以看出，使用自定義線程池，創(chuàng)建出來的線程不是守護(hù)線程。
3、獲取線程的執(zhí)行結(jié)果
1、 get()
會阻塞當(dāng)前主線程，等待任務(wù)線程執(zhí)行完成，獲取任務(wù)線程結(jié)果
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
// 使用自定義線程池
CompletableFuture<String> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
System.out.println("come in");
System.out.println("是否為守護(hù)線程: " + Thread.currentThread().isDaemon());
System.out.println("當(dāng)前線程名稱：" + Thread.currentThread().getName());
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("is ending");
return "hello";
},executorService);
System.out.println("I am main thread");
System.out.println("等待線程執(zhí)行結(jié)束");
// 阻塞等待任務(wù)執(zhí)行完成。
String s = completableFuture.get();
System.out.println("線程執(zhí)行結(jié)果為：" + s);
executorService.shutdown();
輸出為：
I am main thread
等待線程執(zhí)行結(jié)束
come in
是否為守護(hù)線程: false
當(dāng)前線程名稱：pool-1-thread-1
is ending
線程執(zhí)行結(jié)果為：hello
2、getNow(defaultValue)
如果線程執(zhí)行完成，獲取線程的執(zhí)行結(jié)果，如果沒有執(zhí)行完，獲取傳遞的默認(rèn)結(jié)果值 defaultValue 。
3、whenComplete(BiConsumer<? super T, ? super Throwable> action)
異步回調(diào)，獲取線程的執(zhí)行結(jié)果。
completableFuture.whenComplete((v,e)->{
// 沒有異常
if (e == null) {
System.out.println("執(zhí)行結(jié)果為:" + v);
}
});
異常返回的處理。
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
// 使用自定義線程池
CompletableFuture<String> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
System.out.println("come in");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
int i = 10 / 0;
return "hello";
},executorService);
completableFuture.whenComplete((v,e)->{
// 沒有異常
if (e == null) {
System.out.println("執(zhí)行結(jié)果為:" + v);
} else {
System.out.println(e.getMessage());
System.out.println("異常了，要處理拉");
}
});
executorService.shutdown();
輸出結(jié)果如下：
come in
java.lang.ArithmeticException: / by zero
異常了，要處理拉
三、處理異步結(jié)算的結(jié)果
當(dāng)我們獲取到異步計算的結(jié)果之后，還可以對其進(jìn)行進(jìn)一步的處理，比較常用的方法有下面幾個：
thenApply()
thenAccept()
thenRun()
whenComplete()
thenApply() 方法接受一個 Function 實例，用它來處理結(jié)果。
CompletableFuture.supplyAsync(()->{
return 10;
}).thenApply((s)->{
return s + 20;
}).thenApply(s->{
return s+ 30;
}).whenComplete((v,e)->{
if (e == null) {
System.out.println("結(jié)果為：" + v);
}
});
// 等待線程執(zhí)行完畢
Thread.sleep(2000);
輸出結(jié)果為：
結(jié)果為：60
如果你不需要從回調(diào)函數(shù)中獲取返回結(jié)果，可以使用 thenAccept() 或者 thenRun()。這兩個方法的區(qū)別在于 thenRun() 不能訪問異步計算的結(jié)果。
四、異常處理
可以通過 handle() 方法來處理任務(wù)執(zhí)行過程中可能出現(xiàn)的拋出異常的情況。
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
if (true) {
throw new RuntimeException("Computation error!");
}
return "hello!";
}).handle((res, ex) -> {
// res 代表返回的結(jié)果
// ex 的類型為 Throwable ，代表拋出的異常
return res != null ? res : ex.getMessage();
});
System.out.println(future.get());
輸出如下：
java.lang.RuntimeException: Computation error!
如果你想讓 CompletableFuture 的結(jié)果就是異常的話，可以使用 completeExceptionally() 方法為其賦值。
五、組合 CompletableFuture
你可以使用 thenCompose() 按順序鏈接兩個 CompletableFuture 對象。
CompletableFuture<String> future
= CompletableFuture.supplyAsync(() -> "hello!")
.thenCompose(s -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> s + "world!"));
System.out.println(future.get());
輸出如下：
hello!world!
在實際開發(fā)中，這個方法還是非常有用的。比如說，我們先要獲取用戶信息然后再用用戶信息去做其他事情。
和 thenCompose() 方法類似的還有 thenCombine() 方法， thenCombine() 同樣可以組合兩個 CompletableFuture 對象。
thenCompose() 可以兩個 CompletableFuture 對象，并將前一個任務(wù)的返回結(jié)果作為下一個任務(wù)的參數(shù)，它們之間存在著先后順序。
thenCombine() 會在兩個任務(wù)都執(zhí)行完成后，把兩個任務(wù)的結(jié)果合并。兩個任務(wù)是并行執(zhí)行的，它們之間并沒有先后依賴順序。
CompletableFuture<String> completableFuture
= CompletableFuture.supplyAsync(() -> "hello!")
// 兩個任務(wù)并行執(zhí)行，執(zhí)行完，進(jìn)行合并操作
.thenCombine(CompletableFuture.supplyAsync(
() -> "world!"), (s1, s2) -> s1 + s2)
.thenCompose(s -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> s + "nice!"));
System.out.println(completableFuture.get());
輸出如下：
hello!world!nice!
六、并行運行多個 CompletableFuture
你可以通過 CompletableFuture 的 allOf()這個靜態(tài)方法來并行運行多個 CompletableFuture 。
實際項目中，我們經(jīng)常需要并行運行多個互不相關(guān)的任務(wù)，這些任務(wù)之間沒有依賴關(guān)系，可以互相獨立地運行。
比說我們要讀取處理 6 個文件，這 6 個任務(wù)都是沒有執(zhí)行順序依賴的任務(wù)，但是我們需要返回給用戶的時候?qū)⑦@幾個文件的處理的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計整理。像這種情況我們就可以使用并行運行多個 CompletableFuture 來處理。
示例代碼如下：
CompletableFuture<Void> task1 =
CompletableFuture.supplyAsync(()->{
//自定義業(yè)務(wù)操作
});
......
CompletableFuture<Void> task6 =
CompletableFuture.supplyAsync(()->{
//自定義業(yè)務(wù)操作
});
......
CompletableFuture<Void> headerFuture=CompletableFuture.allOf(task1,.....,task6);
try {
headerFuture.join();
} catch (Exception ex) {
......
}
System.out.println("all done. ");
------
經(jīng)常和 allOf() 方法拿來對比的是 anyOf() 方法。
allOf() 方法會等到所有的 CompletableFuture 都運行完成之后再返回 anyOf() 方法不會等待所有的 CompletableFuture 都運行完成之后再返回，只要有一個執(zhí)行完成即可！
七、案例
模擬：平臺商城，查詢商品價格
class PlatShopping {
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
// 平臺名稱
private String name;
public PlatShopping(String name) {
this.name = name;
}
/**
* 獲取書籍名稱
* @param bookName 書名
* @return
*/
public Double getPrice(String bookName) {
try {
// 模擬查詢
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return Math.random() * 100;
}
1、從多個平臺獲取書價格
構(gòu)造多個平臺查詢價格
public static void main(String[] args) throws
InterruptedException,
ExecutionException {
PlatShopping jd = new PlatShopping("京東");
PlatShopping taobao = new PlatShopping("淘寶");
PlatShopping tianmao= new PlatShopping("天貓");
List<PlatShopping> platShoppings = new ArrayList<>();
platShoppings.add(jd);
platShoppings.add(taobao);
platShoppings.add(tianmao);
long c1 = currentTimeMillis();
String allPlatPrice = getAllPlatPrice(platShoppings,"java高級編程");
System.out.println(String.format("總耗時:%d", currentTimeMillis()- c1));
System.out.println(allPlatPrice);
}
獲取所有的書價格結(jié)果（順序執(zhí)行）
private static String getAllPlatPrice(List<PlatShopping> platShoppings, String bookName) {
return platShoppings.stream().map(p->{
Double price = p.getPrice(bookName);
String data = format("%s 上 %s 的價格 %.2f", p.getName(), bookName, price);
return data;
}).collect(Collectors.joining("\n"));
}
輸出結(jié)果如下： 效率低
總耗時:3077
京東 上 java高級編程 的價格 60.47
淘寶 上 java高級編程 的價格 89.12
天貓 上 java高級編程 的價格 79.15
使用并行,硬編碼處理。
private static String getAllPlatPrice(List<PlatShopping> platShoppings, String bookName) {
CompletableFuture<String> task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
PlatShopping p = platShoppings.get(0);
Double price = p.getPrice(bookName);
String data = format("%s 上 %s 的價格 %.2f \n", p.getName(), bookName, price);
return data;
});
CompletableFuture<String> task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
PlatShopping p = platShoppings.get(1);
Double price = p.getPrice(bookName);
String data = format("%s 上 %s 的價格 %.2f \n", p.getName(), bookName, price);
return data;
});
CompletableFuture<String> task3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
PlatShopping p = platShoppings.get(2);
Double price = p.getPrice(bookName);
String data = format("%s 上 %s 的價格 %.2f \n", p.getName(), bookName, price);
return data;
});
return task1.thenCombineAsync(task2,(s1,s2)->{
return s1 + s2;
}).thenCombineAsync(task3,(s1,s2) -> {
return s1 + s2;
}).join();
}
}
輸出結(jié)果如下：
總耗時:1065
京東 上 java高級編程 的價格 65.41
淘寶 上 java高級編程 的價格 35.13
天貓 上 java高級編程 的價格 19.70
使用allOf
private static String getAllPlatPrice(List<PlatShopping> platShoppings, String bookName) {
CompletableFuture<String> task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
PlatShopping p = platShoppings.get(0);
Double price = p.getPrice(bookName);
String data = String.format("%s 上 %s 的價格 %.2f \n", p.getName(), bookName, price);
return data;
});
CompletableFuture<String> task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
PlatShopping p = platShoppings.get(1);
Double price = p.getPrice(bookName);
String data = String.format("%s 上 %s 的價格 %.2f \n", p.getName(), bookName, price);
return data;
});
CompletableFuture<String> task3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
PlatShopping p = platShoppings.get(2);
Double price = p.getPrice(bookName);
String data = String.format("%s 上 %s 的價格 %.2f \n", p.getName(), bookName, price);
return data;
});
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
// 等待三個都執(zhí)行完成
CompletableFuture.allOf(task1, task2, task3).join();
// 獲取結(jié)果
stringBuilder.append(task1.join()).append(task2.join()).append(task3.join());
return stringBuilder.toString();
}
輸出結(jié)果如下：
總耗時:1064
京東 上 java高級編程 的價格 46.49
淘寶 上 java高級編程 的價格 4.59
天貓 上 java高級編程 的價格 74.47
使用流
private static String getAllPlatPrice(List<PlatShopping> platShoppings, String bookName) {
// 批量提交任務(wù)，返回并行任務(wù)的集合列表
List<CompletableFuture<String>> completableFutureList = platShoppings.stream().map(p -> {
CompletableFuture<String> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
String data = String.format("%s 上 %s 的價格 %.2f", p.getName(), bookName, p.getPrice(bookName));
return data;
});
return completableFuture;
}).collect(Collectors.toList());
// 分別獲取每個任務(wù)的結(jié)果,再進(jìn)行聚合
String result = completableFutureList.stream().map(c -> c.join())
.collect(Collectors.joining("\n"));
return result;
}
運行結(jié)果如下：
總耗時:1062
京東 上 java高級編程 的價格 69.99
淘寶 上 java高級編程 的價格 58.18
天貓 上 java高級編程 的價格 5.05
2、從任意一個平臺獲取結(jié)果就返回
構(gòu)造多平臺，
public static void main(String[] args) throws
InterruptedException,
ExecutionException {
PlatShopping jd = new PlatShopping("京東");
PlatShopping taobao = new PlatShopping("淘寶");
PlatShopping tianmao= new PlatShopping("天貓");
List<PlatShopping> platShoppings = new ArrayList<>();
platShoppings.add(jd);
platShoppings.add(taobao);
platShoppings.add(tianmao);
long c1 = currentTimeMillis();
String onePrice = getOnePrice(platShoppings,"java高級編程");
System.out.println(String.format("總耗時:%d", currentTimeMillis()- c1));
System.out.println(onePrice);
}
使用anyOf
private static String getOnePrice(List<PlatShopping> platShoppings, String bookName) {
CompletableFuture<String> task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
PlatShopping p = platShoppings.get(0);
Double price = p.getPrice(bookName);
String data = String.format("%s 上 %s 的價格 %.2f \n", p.getName(), bookName, price);
return data;
});
CompletableFuture<String> task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
PlatShopping p = platShoppings.get(1);
Double price = p.getPrice(bookName);
String data = String.format("%s 上 %s 的價格 %.2f \n", p.getName(), bookName, price);
return data;
});
CompletableFuture<String> task3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
PlatShopping p = platShoppings.get(2);
Double price = p.getPrice(bookName);
String data = String.format("%s 上 %s 的價格 %.2f \n", p.getName(), bookName, price);
return data;
});
Object join = CompletableFuture.anyOf(task1, task2, task3).join();
return (String) join;
}
輸出如下：
總耗時:1063
京東 上 java高級編程 的價格 4.93
使用 applyToEitherAsync
private static String getOnePrice(List<PlatShopping> platShoppings, String bookName) {
CompletableFuture<String> task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
PlatShopping p = platShoppings.get(0);
Double price = p.getPrice(bookName);
String data = String.format("%s 上 %s 的價格 %.2f \n", p.getName(), bookName, price);
return data;
});
String result = task1.applyToEitherAsync(CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
PlatShopping p = platShoppings.get(1);
Double price = p.getPrice(bookName);
String data = String.format("%s 上 %s 的價格 %.2f \n", p.getName(), bookName, price);
return data;
}), (t) -> t).applyToEitherAsync(
CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
PlatShopping p = platShoppings.get(2);
Double price = p.getPrice(bookName);
String data = String.format("%s 上 %s 的價格 %.2f \n", p.getName(), bookName, price);
return data;
}),
(t) -> t
).join();
return result;
}
輸出如下：
總耗時:1063
京東 上 java高級編程 的價格 52.31
另外，建議可以看看京東的 asyncToolopen in new window 這個并發(fā)框架，里面大量使用到了 CompletableFuture 。
以上就是java異步編程CompletableFuture使用示例詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于java異步CompletableFuture的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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