Java并發(fā)編程中的CompletableFuture使用詳解

更新時間：2023年12月05日 10:04:54 作者：萬里顧—程

這篇文章主要介紹了Java并發(fā)編程中的CompletableFuture使用詳解,Future接口定義了操作異步任務(wù)執(zhí)行的一些方法,如獲取異步任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果、取消任務(wù)的執(zhí)行、判斷任務(wù)是否被取消,判斷任務(wù)是否執(zhí)行完畢等,需要的朋友可以參考下

引言

并行，并發(fā)

并發(fā)：一個實體上，多個任務(wù)有序執(zhí)行

并行：多個實體上，多個任務(wù)同時執(zhí)行

用戶線程

用戶線程是系統(tǒng)的工作線程，會完成程序需要完成的業(yè)務(wù)操作

守護(hù)線程

是一種特殊的線程，為其他線程服務(wù)的，在后臺默默的完成一些系統(tǒng)性的服務(wù)，如GC線程；

如果用戶線程全部結(jié)束，意味著程序需要完成的業(yè)務(wù)操作已經(jīng)結(jié)束了，守護(hù)線程就沒有必要繼續(xù)運(yùn)行了。所以當(dāng)系統(tǒng)只剩下守護(hù)線程的時候，java虛擬機(jī)會自動退出。

1、Future

Future接口（實現(xiàn)類FutureTask）定義了操作異步任務(wù)執(zhí)行的一些方法，如獲取異步任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果、取消任務(wù)的執(zhí)行、判斷任務(wù)是否被取消，判斷任務(wù)是否執(zhí)行完畢等。

Future接口可以為主線程開一個分支線程，專門為主線程處理耗時和費力的復(fù)雜業(yè)務(wù)

Future接口方法

取消任務(wù)：

boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);

判斷任務(wù)是否被取消

boolean isCancelled();

斷任務(wù)是否執(zhí)行完畢

boolean isDone();

獲取異步任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果：

V get() throws InterruptedException, ExecutionException;

獲取異步任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果（限定時間內(nèi)沒獲取到結(jié)果就拋出異常）：

V get(long timeout, TimeUnit unit)
    throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;

注：get方法獲取執(zhí)行結(jié)果會出現(xiàn)程序阻塞，所以一般放到程序最后調(diào)用

示例代碼

//固定大小線程池
ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
FutureTask<String> futureTask1 = new FutureTask<>(()->{
    TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(500);
    return "callable1";
});
threadPool.submit(futureTask1);
FutureTask<String> futureTask2 = new FutureTask<>(()->{
    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
    return "callable2";
});
threadPool.submit(futureTask2);
//獲取異步任務(wù)執(zhí)行結(jié)果
while (true){
    if (futureTask1.isDone()){
        System.out.println(futureTask1.get());
        break;
    }
}
System.out.println(futureTask2.get(2,TimeUnit.SECONDS));
//關(guān)閉線程池
threadPool.shutdown();

2、CompletableFuture

CompletableFuture提供了Future的擴(kuò)展功能，提供了函數(shù)式編程能力，可以在任務(wù)執(zhí)行完后通過回調(diào)的方式處理計算結(jié)果。

CompletableFuture的創(chuàng)建

方法：

runAsync 無返回值
supplyAsync 有返回值

ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
//無返回值
CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    try {
        TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(500);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}, threadPool);//不指定線程池就會使用默認(rèn)的線程池
System.out.println(future.get());//null
//有返回值
CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    try {
        TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(500);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return "supplyAsync";
}, threadPool);
System.out.println(future1.get());
threadPool.shutdown();

CompletableFuture示例

一個階段的完成可能會觸發(fā)另一個階段

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
    ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
    CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        int nextInt = new Random().nextInt(10);
        //            int a =  10 /0;
        return nextInt;
    }, threadPool).whenComplete((v,e)->{//獲得上一步執(zhí)行完返回的結(jié)果 v；可能出現(xiàn)的異常 e
        if (e==null){
            System.out.println("成功獲得結(jié)果："+v);
        }
    }).exceptionally(e->{//發(fā)生異常后自動調(diào)用
        e.printStackTrace();
        System.out.println("發(fā)生異常："+e.getMessage());
        return null;
    });
    threadPool.shutdown();
    //todo 主線程執(zhí)行任務(wù) （注意：主線程結(jié)束后默認(rèn)線程池會自動關(guān)閉，推薦使用自定義線程池）
}

CompletableFuture常用方法

getNow和complete

//getNow：立即獲取結(jié)果，若沒獲取到就使用備選結(jié)果
System.out.println(future1.getNow("xxxxx"));
//complete：如果操作未執(zhí)行完就將get獲得的值改為給定的值，然后返回true，反之get獲得的值就是操作執(zhí)行完返回的值，然后返回false
System.out.println(future1.complete("beixuan") + "\t" + future1.get());

thenApply：計算結(jié)果存在傳遞關(guān)系，發(fā)生異常時后面步驟停止運(yùn)行

CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    return 1;
}).thenApply(v -> {//當(dāng)這一步發(fā)生異常時，后續(xù)操作不執(zhí)行，直接跳到最后打印異常信息
    //int i = 10/0;
    return v + 2;
}).thenApply(v -> {
    return v + 3;
}).whenComplete((v,e)->{
    if (e==null){
        System.out.println("thenApply："+v);//6
    }
}).exceptionally(e->{
    e.printStackTrace();
    return null;
});

handle：和thenApply類似，但發(fā)生異常時后續(xù)操作可以正常執(zhí)行

CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    System.out.println(1);
    return 1;
}).handle((v,e) -> {//第一步發(fā)生異常停止運(yùn)行，但后面可以正常運(yùn)行，直至最后把異常打印出來
    int i = 10/0;
    System.out.println(3);
    return v + 2;
}).handle((v,e) -> {//這里正常輸出
    System.out.println(6);
    return v + 3;
}).whenComplete((v,e)->{
    if (e==null){
        System.out.println("handle："+v);
    }
}).exceptionally(e->{
    e.printStackTrace();
    return null;
});

thenAccept：接收上一步執(zhí)行完的結(jié)果，沒有返回值

CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    return 1;
}).thenApply(v -> {
    return v + 2;
}).thenAccept(v -> {
    System.out.println(v);
});

thenCombine：對兩個異步操作的結(jié)果進(jìn)行合并，先完成的操作要等另一個慢的操作

CompletableFuture<Integer> futureA = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
    return 10;
});
CompletableFuture<Integer> futureB = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
    return 20;
});
System.out.println(futureA.thenCombine(futureB, (a, b) -> {
    System.out.println("結(jié)果開始合并");
    return a + b;
}).join());//30
//========================================================================
System.out.println(CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
    return 10;
}).thenCombine(CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
    return 20;
}), (x, y) -> {
    System.out.println("結(jié)果開始合并1");
    return x + y;
}).thenCombine(CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
    return 30;
}), (x, y) -> {
    System.out.println("結(jié)果開始合并2");
    return x + y;
}).join());//60

CompletableFuture案例

比較多個商城中同一物品的價格

package com.cheng.juc;
import lombok.Data;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;
import java.util.stream.Collectors;
public class GoodsPriceDemo {
   static List<NetMall> malls = Arrays.asList(new NetMall("JD"),new NetMall("TB"),new NetMall("DD"));
    /**
     * 輪流查詢價格
     * @param malls
     * @param goodsName
     * @return
     */
    public static List<String> getPrice(List<NetMall> malls,String goodsName){
        return malls.stream()
                .map(m -> String.format(goodsName + " in %s price is %.2f", m.getNetMallName(), m.calcPrice(goodsName)))
                .collect(Collectors.toList());
    }
    /**
     * 使用異步任務(wù)查詢價格
     * @param malls
     * @param goodsName
     * @return
     */
    public static List<String> getPricePlus(List<NetMall> malls,String goodsName){
        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
        return malls.stream()
                //為每一個商城開啟一個異步任務(wù)，然后同時查詢價格
                .map(m-> CompletableFuture.supplyAsync(()-> String.format(goodsName + " in %s price is %.2f", m.getNetMallName(), m.calcPrice(goodsName)),threadPool))
                .collect(Collectors.toList())
                .stream().map(d->d.join())
                .collect(Collectors.toList());
    }
    public static void main(String[] args) {
        long l1 = System.currentTimeMillis();
//        List<String> price = getPrice(malls,"mysql");// 3s
        List<String> price = getPricePlus(malls,"mysql");// 1s
        price.stream().forEach(System.out::println);
        long l2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("耗時:"+(l2 - l1));
    }
}
@Data
class NetMall{
    private String netMallName;
    public NetMall(String netMallName){
        this.netMallName = netMallName;
    }
    //計算價格
    public BigDecimal calcPrice(String goodsName){
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        BigDecimal result = BigDecimal.valueOf(ThreadLocalRandom.current().nextDouble() * 2 + goodsName.charAt(0));
        return result;
    }
}

比較結(jié)果：