Java 8來了，是時候?qū)W一下新的東西了。Java 7和Java 6只不過是稍作修改的版本，而Java 8將會發(fā)生重大的改進(jìn)?；蛟S是Java 8太大了吧？今天我會給你徹底地解釋JDK 8中的新的抽象 – CompletableFuture。眾所周知，Java 8不到一年就會發(fā)布，因此這篇文章是基于JDK 8 build 88 with lambda support的。CompletableFuture extends Future提供了方法，一元操作符和促進(jìn)異步性以及事件驅(qū)動編程模型，它并不止步于舊版本的Java中。如果你打開JavaDoc of CompletableFuture你一定會感到震驚。大約有五十種方法（?。?，而且它們中的一些非常有意思而且不好理解，例如：

不必?fù)?dān)心，繼續(xù)讀下去。CompletableFuture收集了所有ListenableFuture in Guava 和 SettableFuture的特征。此外，內(nèi)置的lambda表達(dá)式使它更接近于Scala/Akka futures。這聽起來好得令人難以置信，但是請繼續(xù)讀下去。CompletableFuture有兩個主要的方面優(yōu)于ol中的Future – 異步回調(diào)/轉(zhuǎn)換，這能使得從任何時刻的任何線程都可以設(shè)置CompletableFuture的值。

一、提取、修改包裝的值

通常futures代表其它線程中運行的代碼，但事實并非總是如此。有時你想要創(chuàng)造一個Future來表示你知道將會發(fā)生什么，例如JMS message arrival。所以你有Future但是未來并沒有潛在的異步工作。你只是想在未來JMS消息到達(dá)時簡單地完成（解決），這是由一個事件驅(qū)動的。在這種情況下，你可以簡單地創(chuàng)建CompletableFuture來返還給你的客戶端，只要你認(rèn)為你的結(jié)果是可用的，僅僅通過complete()就能解鎖所有等待Future的客戶端。

首先你可以簡單地創(chuàng)建新的CompletableFuture并且給你的客戶端：

注意這個future和Callable沒有任何聯(lián)系，沒有線程池也不是異步工作。如果現(xiàn)在客戶端代碼調(diào)用ask().get()它將永遠(yuǎn)阻塞。如果寄存器完成回調(diào)，它們就永遠(yuǎn)不會生效了。所以關(guān)鍵是什么？現(xiàn)在你可以說：

…此時此刻所有客戶端Future.get()將得到字符串的結(jié)果，同時完成回調(diào)以后將會立即生效。當(dāng)你想代表Future的任務(wù)時是非常方便的，而且沒有必要去計算一些執(zhí)行線程的任務(wù)上。CompletableFuture.complete()只能調(diào)用一次，后續(xù)調(diào)用將被忽略。但也有一個后門叫做CompletableFuture.obtrudeValue(…)覆蓋一個新Future之前的價值，請小心使用。

有時你想要看到信號發(fā)生故障的情況，如你所知Future對象可以處理它所包含的結(jié)果或異常。如果你想進(jìn)一步傳遞一些異常，可以用CompletableFuture.completeExceptionally(ex) (或者用obtrudeException(ex)這樣更強大的方法覆蓋前面的異常)。 completeExceptionally()也能解鎖所有等待的客戶端，但這一次從get()拋出異常。說到get()，也有CompletableFuture.join()方法在錯誤處理方面有著細(xì)微的變動。但總體上，它們都是一樣的。最后也有CompletableFuture.getNow(valueIfAbsent)方法沒有阻塞但是如果Future還沒完成將返回默認(rèn)值，這使得當(dāng)構(gòu)建那種我們不想等太久的健壯系統(tǒng)時非常有用。

最后static的方法是用completedFuture(value)來返回已經(jīng)完成Future的對象，當(dāng)測試或者寫一些適配器層時可能非常有用。

二、創(chuàng)造和獲取CompletableFuture

好了，那么手動地創(chuàng)建CompletableFuture是我們唯一的選擇嗎？不一定。就像一般的Futures，我們可以關(guān)聯(lián)存在的任務(wù)，同時CompletableFuture使用工廠方法：

無參方法Executor是以…Async結(jié)尾同時將會使用ForkJoinPool.commonPool()(全局的，在JDK8中介紹的通用池），這適用于CompletableFuture類中的大多數(shù)的方法。runAsync()易于理解，注意它需要Runnable，因此它返回CompletableFuture<Void>作為Runnable不返回任何值。如果你需要處理異步操作并返回結(jié)果，使用Supplier<U>:

但是別忘了，Java 8里面還有l(wèi)ambdas表達(dá)式呢！

或者：

雖然這篇文章不是關(guān)于Lambda的，但是我會相當(dāng)頻繁地使用lambda表達(dá)式。

三、轉(zhuǎn)換和作用于CompletableFuture(thenApply)

我說過CompletableFuture優(yōu)于Future但是你還不知道為什么嗎？簡單說，因為CompletableFuture是一個原子也是一個因子。我說的這句話沒什么幫助嗎？Scala和JavaScript都允許future完成時允許注冊異步回調(diào)，直到它準(zhǔn)備好我們才要等待和阻止它。我們可以簡單地說：運行這個函數(shù)時就出現(xiàn)了結(jié)果。此外，我們可以疊加這些功能，把多個future組合在一起等。例如如果我們從String轉(zhuǎn)為Integer，我們可以轉(zhuǎn)為在不關(guān)聯(lián)的前提下從CompletableFuture到 CompletableFuture<Integer。這是通過thenApply()的方法：

或在一個聲明中：

這里，你會看到一個序列的轉(zhuǎn)換，從String到Integer再到Double。但最重要的是，這些轉(zhuǎn)換既不立即執(zhí)行也不停止。這些轉(zhuǎn)換既不立即執(zhí)行也不停止。他們只是記得，當(dāng)原始f1完成他們所執(zhí)行的程序。如果某些轉(zhuǎn)換非常耗時，你可以提供你自己的Executor來異步地運行他們。注意,此操作相當(dāng)于Scala中的一元map。

四、運行完成的代碼（thenAccept/thenRun）

在future的管道里有兩種典型的“最終”階段方法。他們在你使用future的值的時候做好準(zhǔn)備，當(dāng) thenAccept()提供最終的值時，thenRun執(zhí)行 Runnable，這甚至沒有方法去計算值。例如：

…Async變量也可用兩種方法，隱式和顯式執(zhí)行器，我不會過多強調(diào)這個方法。
thenAccept()/thenRun()方法并沒有發(fā)生阻塞（即使沒有明確的executor)。它們像一個事件偵聽器/處理程序，你連接到一個future時，這將執(zhí)行一段時間?！盋ontinuing”消息將立即出現(xiàn)，盡管future甚至沒有完成。

五、單個CompletableFuture的錯誤處理

到目前為止，我們只討論計算的結(jié)果。那么異常呢？我們可以異步地處理它們嗎？當(dāng)然！

exceptionally()接受一個函數(shù)時，將調(diào)用原始future來拋出一個異常。我們會有機會將此異常轉(zhuǎn)換為和Future類型的兼容的一些值來進(jìn)行恢復(fù)。safe進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換將不再產(chǎn)生一個異常而是從提供功能的函數(shù)返回一個String值。
一個更加靈活的方法是handle()接受一個函數(shù)，它接收正確的結(jié)果或異常：

handle()總是被調(diào)用，結(jié)果和異常都非空，這是個一站式全方位的策略。

六、一起結(jié)合兩個CompletableFuture

異步處理過程之一的CompletableFuture非常不錯但是當(dāng)多個這樣的futures以各種方式組合在一起時確實顯示了它的強大。

七、結(jié)合（鏈接）這兩個futures（thenCompose()）

有時你想運行一些future的值（當(dāng)它準(zhǔn)備好了），但這個函數(shù)也返回了future。CompletableFuture足夠靈活地明白我們的函數(shù)結(jié)果現(xiàn)在應(yīng)該作為頂級的future，對比CompletableFuture<CompletableFuture>。方法 thenCompose()相當(dāng)于Scala的flatMap：

…Async變化也是可用的，在下面的事例中，仔細(xì)觀察thenApply()(map)和thenCompose()（flatMap）的類型和差異，當(dāng)應(yīng)用calculateRelevance()方法返回CompletableFuture：

thenCompose()是一個重要的方法允許構(gòu)建健壯的和異步的管道，沒有阻塞和等待的中間步驟。

八、兩個futures的轉(zhuǎn)換值(thenCombine())

當(dāng)thenCompose()用于鏈接一個future時依賴另一個thenCombine，當(dāng)他們都完成之后就結(jié)合兩個獨立的futures：

…Async變量也是可用的，假設(shè)你有兩個CompletableFuture，一個加載Customer另一個加載最近的Shop。他們彼此完全獨立，但是當(dāng)他們完成時，您想要使用它們的值來計算Route。這是一個可剝奪的例子：

請注意，在Java 8中可以用(cust, shop) -> findRoute(cust, shop)簡單地代替this::findRoute方法的引用：

你也知道，我們有customerFuture 和 shopFuture。那么routeFuture包裝它們?nèi)缓蟆暗却彼鼈兺瓿?。?dāng)他們準(zhǔn)備好了，它會運行我們提供的函數(shù)來結(jié)合所有的結(jié)果(findRoute())。當(dāng)兩個基本的futures完成并且 findRoute()也完成時，這樣routeFuture將會完成。

九、等待所有的 CompletableFutures 完成

如果不是產(chǎn)生新的CompletableFuture連接這兩個結(jié)果，我們只是希望當(dāng)完成時得到通知，我們可以使用thenAcceptBoth()/runAfterBoth()系列的方法，（…Async 變量也是可用的）。它們的工作方式與thenAccept() 和 thenRun()類似，但是是等待兩個futures而不是一個：

想象一下上面的例子，這不是產(chǎn)生新的 CompletableFuture，你只是想要立刻發(fā)送一些事件或刷新GUI。這可以很容易地實現(xiàn)：thenAcceptBoth():

我希望我是錯的，但也許有些人會問自己一個問題：為什么我不能簡單地阻塞這兩個futures呢？ 就像：

好了，你當(dāng)然可以這么做。但是最關(guān)鍵的一點是CompletableFuture是允許異步的，它是事件驅(qū)動的編程模型而不是阻塞并急切地等待著結(jié)果。所以在功能上，上面兩部分代碼是等價的，但后者沒有必要占用一個線程來執(zhí)行。

十、等待第一個 CompletableFuture 來完成任務(wù)

另一個有趣的事是CompletableFutureAPI可以等待第一個（與所有相反）完成的future。當(dāng)你有兩個相同類型任務(wù)的結(jié)果時就顯得非常方便，你只要關(guān)心響應(yīng)時間就行了，沒有哪個任務(wù)是優(yōu)先的。API方法(…Async變量也是可用的）：

作為一個例子，你有兩個系統(tǒng)可以集成。一個具有較小的平均響應(yīng)時間但是擁有高的標(biāo)準(zhǔn)差，另一個一般情況下較慢，但是更加容易預(yù)測。為了兩全其美（性能和可預(yù)測性）你可以在同一時間調(diào)用兩個系統(tǒng)并等著誰先完成。通常這會是第一個系統(tǒng)，但是在進(jìn)度變得緩慢時，第二個系統(tǒng)就可以在可接受的時間內(nèi)完成：

s代表了從fetchFast()或是fetchPredictably()得到的String。我們不必知道也無需關(guān)心。

十一、完整地轉(zhuǎn)換第一個系統(tǒng)

applyToEither()算是 acceptEither()的前輩了。當(dāng)兩個futures快要完成時，后者只是簡單地調(diào)用一些代碼片段，applyToEither()將會返回一個新的future。當(dāng)這兩個最初的futures完成時，新的future也會完成。API有點類似于(…Async 變量也是可用的)：

這個額外的fn功能在第一個future被調(diào)用時能完成。我不確定這個專業(yè)化方法的目的是什么，畢竟一個人可以簡單地使用：fast.applyToEither(predictable).thenApply(fn)。因為我們堅持用這個API，但我們的確不需要額外功能的應(yīng)用程序，我會簡單地使用Function.identity()占位符：

第一個完成的future可以通過運行。請注意，從客戶的角度來看，兩個futures實際上是在firstDone的后面而隱藏的。客戶端只是等待著future來完成并且通過applyToEither()使得當(dāng)最先的兩個任務(wù)完成時通知客戶端。

十二、多種結(jié)合的CompletableFuture

我們現(xiàn)在知道如何等待兩個future來完成（使用thenCombine()）并第一個完成(applyToEither())。但它可以擴(kuò)展到任意數(shù)量的futures嗎？的確，使用static輔助方法：

allOf()當(dāng)所有的潛在futures完成時，使用了一個futures數(shù)組并且返回一個future（等待所有的障礙）。另一方面anyOf()將會等待最快的潛在futures，請看一下返回futures的一般類型，這不是你所期望的嗎？我們會在接下來的文章中關(guān)注一下這個問題。

總結(jié)

我們探索了整個CompletableFuture API。我確信這樣就能戰(zhàn)無不勝了，所以在下一篇文章中我們將研究另一個簡單的web爬蟲程序的實現(xiàn)，使用CompletableFuture方法和Java 8 lambda表達(dá)式，我們也會看看CompletableFuture的

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