CompleteFuture的介紹

CompletableFuture是Java 8提供的一種基于Future的異步編程的實現。它不僅可以代表異步計算的結果，還能夠定義它完成之后的回調函數。它的實現在java.util.concurrent.CompletableFuture的包內。

CompletableFuture的實現涉及到JDK 8的幾個新特性，如Lambda、Stream、線程池等，它允許把任務池、線程池和阻塞隊列組合在一起，使得開發(fā)者可以更加簡單地實現異步編程，對程序的執(zhí)行性能也帶來了一定的提升。

與Future相比，CompletableFuture的優(yōu)勢在于：

• 可以直接對多個任務進行鏈式、組合等處理，而不需要借助并發(fā)工具類。
• 實現了對任務編排的能力，可以輕松地組織不同任務的運行順序、規(guī)則以及方式。

CompleteFuture的特點

CompletableFuture的特點主要包括異步執(zhí)行、鏈式操作和靈活性強。

• 異步執(zhí)行：CompletableFuture允許任務在后臺線程中異步執(zhí)行，不會阻塞主線程，提高了應用程序的響應性和性能。
• 鏈式操作：CompletableFuture支持鏈式操作，可以方便地處理任務的依賴關系和結果轉換。
• 靈活性強：相比于傳統的Future接口，CompletableFuture更加靈活和強大，提供了豐富的方法來處理異步操作和多個任務的結果。

CompleteFuture的應用場景

CompletableFuture的應用場景主要包括異步編程、任務組合和并發(fā)編程。

• 異步編程：在需要執(zhí)行耗時操作的情況下，使用CompletableFuture可以實現異步執(zhí)行，避免阻塞主線程，提高程序的響應性和性能。
• 任務組合：CompletableFuture支持鏈式操作，可以將多個異步任務組合在一起，按照指定的順序和邏輯執(zhí)行，實現任務的依賴關系和結果轉換。
• 并發(fā)編程：在多線程環(huán)境下，CompletableFuture可以方便地處理多個任務的結果，避免線程間的競爭和同步問題，提高并發(fā)編程的效率和可靠性。

CompletableFuture的優(yōu)缺點

CompletableFuture的優(yōu)點主要包括簡潔易用、支持異步編程、任務組合和并發(fā)編程等。它提供了一種簡潔的方式來處理異步計算和任務組合，使得異步編程更加容易和高效。

然而，CompletableFuture也存在一些缺點，例如：

• 無法對多個任務進行鏈式調用：如果希望在計算任務完成后執(zhí)行特定動作，比如發(fā)郵件，但CompletableFuture卻沒有提供這樣的能力。
• 無法組合多個任務：如果運行了10個任務，并期望在它們全部執(zhí)行結束后執(zhí)行特定動作，那么在CompletableFuture中這是無能為力的。
• 沒有異常處理：CompletableFuture接口中沒有關于異常處理的方法。

Future的介紹

Future是Java中用于異步計算的一個接口。它提供了一種方式，允許將一個耗時的計算任務放到另一個線程中執(zhí)行，而主線程可以繼續(xù)處理其他任務。

在Future接口中，通常包含一些方法，如isDone()、get()、cancel()等。isDone()方法用于檢查Future是否已經完成，get()方法用于獲取Future的結果，cancel()方法用于取消Future的計算任務。

使用Future接口可以實現異步計算，提高程序的執(zhí)行效率。當需要執(zhí)行一個耗時的計算任務時，可以創(chuàng)建一個Future對象，然后將該對象傳遞給異步線程執(zhí)行。異步線程執(zhí)行完成后，可以通過Future對象獲取計算結果。

Future的特點

Future的特點主要有以下幾個方面：

• 表示異步操作未完成時的狀態(tài)：Future對象可以表示一個異步操作是否完成，如果異步操作未完成，Future對象的狀態(tài)為未完成，如果異步操作完成，Future對象的狀態(tài)為已完成。
• 可以用來獲取異步操作完成后返回的結果：通過Future對象提供的get方法，可以獲取異步操作完成后返回的結果。
• 不提供直接的方式來添加回調函數：Future不提供一種直接的方式來添加回調函數，處理操作完成后的結果或異常。
• 只能表示異步任務是否完成，而不能手動觸發(fā)任務的完成或組合多個任務：Future只能表示異步任務是否完成，而不能手動觸發(fā)任務的完成或組合多個任務。

Future的應用場景

Future的應用場景主要在并發(fā)編程中，當我們需要用到非阻塞的模型時，Future就顯得尤為重要。

在Java多線程的三種實現中，無論是繼承Thread類還是實現Runnable接口，都是異步的，并且主調函數無法獲取到返回值。而Future則可以接收多線程的執(zhí)行結果。具體來說，Future接收一個可能還沒有完成的異步任務的結果，針對這個結果可以添加Callable以便任務執(zhí)行成功或失敗后作出相應的操作。

采用Future修改的異步方法，在每次被異步調用以后會馬上返回（無論異步方法體是否執(zhí)行完成），Future就會監(jiān)聽異步任務執(zhí)行狀態(tài)（成功、失?。鹊綀?zhí)行完成以后，就能通過Future.get()方法獲取到異步返回的結果。也就是說，如果批量調用采用Future修飾的異步方法，程序不會阻塞等待，然后再遍歷Future列表，即可獲取到所有的異步結果（Future的內部機制是等所有的異步任務完成了才進行遍歷）。這種請求耗時只會略大于耗時最長的一個Future修飾的方法。

Future的優(yōu)缺點

Future的優(yōu)點主要包括：

• 異步處理：Future允許將耗時的計算任務放到另一個線程中執(zhí)行，不會阻塞主線程，提高了程序的執(zhí)行效率。
• 鏈式操作：Future支持鏈式操作，可以方便地處理任務的依賴關系和結果轉換。

然而，Future也存在一些缺點：

• 阻塞獲取結果：當需要獲取Future的結果時，如果計算還沒有完成，會導致程序阻塞。這可能會影響程序的性能和響應性。
• 無法添加回調函數：Future不提供一種直接的方式來添加回調函數，處理操作完成后的結果或異常。這使得在異步操作完成后，無法直接進行特定的處理。

CompletableFuture和Future的區(qū)別

CompletableFuture和Future的區(qū)別主要體現在以下幾個方面：

• 功能區(qū)別 ：Future只能用于獲取異步計算的結果，而CompletableFuture除了能獲取異步計算的結果外，還可以用于組合多個異步任務，處理異常情況，以及在任務完成時執(zhí)行回調函數等。
• 阻塞區(qū)別 ：Future的get方法是阻塞的，如果異步計算沒有完成，它會一直等待直到計算完成。而CompletableFuture的get方法也是阻塞的，但是它可以設置超時時間，如果在指定的時間內計算沒有完成，它會拋出TimeoutException異常。
• 異常處理區(qū)別 ：Future的異常處理比較麻煩，需要在任務執(zhí)行時捕獲異常，然后將異常封裝到Future對象中返回。而CompletableFuture的異常處理比較簡單，可以使用exceptionally方法或handle方法來處理異常情況。
• 組合任務區(qū)別 ：Future不支持組合多個異步任務，需要使用ExecutorService的submit方法來提交多個任務，并使用Future對象來獲取每個任務的結果。而CompletableFuture支持組合多個異步任務，可以使用thenCompose、thenCombine、thenAcceptBoth等方法來組合多個任務。

CompletableFuture和Future的關聯關系

CompletableFuture和Future之間存在關聯關系，因為CompletableFuture實現了Future接口。這意味著CompletableFuture可以作為Future使用，同時它還提供了更多功能，如鏈式操作、異常處理和組合任務等。

CompletableFuture在內部使用了一個子線程來執(zhí)行任務，并且提供了異步計算的結果。當異步計算完成時，CompletableFuture會自動將結果設置為已完成狀態(tài)，并且可以通過get方法獲取結果。

與Future相比，CompletableFuture提供了更多的功能和靈活性。它支持鏈式操作，可以將多個異步任務組合在一起，并且可以在任務完成后執(zhí)行特定的回調函數。此外，CompletableFuture還提供了異常處理機制，可以捕獲和處理任務執(zhí)行過程中拋出的異常。

因此，CompletableFuture是Future的擴展和增強，它提供了更多的功能和靈活性，適用于需要處理異步計算和組合多個任務的場景。

CompletableFuture和Future的使用示例

CompletableFuture使用示例

以下是一個使用CompletableFuture的示例：

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

public class CompletableFutureExample {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            // 模擬耗時操作
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "Hello, World!";
        });

        // 獲取異步計算的結果
        String result = future.get();
        System.out.println(result);
    }
}

在這個示例中，我們使用CompletableFuture的supplyAsync方法創(chuàng)建了一個異步任務，該任務會返回一個字符串"Hello, World!"。然后，我們使用get方法獲取異步計算的結果，并將其打印出來。這個示例演示了如何使用CompletableFuture來執(zhí)行異步計算并獲取結果。

Future使用示例

以下是一個使用Java Future的示例：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class FutureExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();

        // 提交任務并獲取Future對象
        Future<String> future = executor.submit(() -> {
            // 模擬耗時操作
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "Hello, World!";
        });

        // 獲取異步計算的結果
        String result = future.get();
        System.out.println(result);

        // 關閉ExecutorService
        executor.shutdown();
    }
}

在這個示例中，我們使用ExecutorService的submit方法提交了一個異步任務，該任務會返回一個字符串"Hello, World!"。然后，我們使用Future的get方法獲取異步計算的結果，并將其打印出來。最后，我們關閉了ExecutorService以釋放資源。這個示例演示了如何使用Java Future來執(zhí)行異步計算并獲取結果。

CompletableFuture應用步驟

在項目中使用CompletableFuture，可以按照以下步驟進行：

• 導入CompletableFuture類：首先，需要在項目中導入CompletableFuture類，以便使用其功能。
• 創(chuàng)建異步任務：使用CompletableFuture的靜態(tài)方法supplyAsync或runAsync來創(chuàng)建異步任務。supplyAsync方法接受一個Supplier接口的實現類作為參數，用于定義異步任務的邏輯。runAsync方法接受一個Runnable接口的實現類作為參數，用于定義異步任務的邏輯。
• 鏈式操作：使用CompletableFuture的thenApply、thenAccept、thenRun等方法來鏈式操作異步任務。這些方法接受一個Function、Consumer或Runnable接口的實現類作為參數，用于定義鏈式操作的邏輯。
• 異常處理：使用CompletableFuture的exceptionally方法來處理異步任務中拋出的異常。exceptionally方法接受一個Function接口的實現類作為參數，用于定義異常處理的邏輯。
• 獲取結果：使用CompletableFuture的get方法來獲取異步計算的結果。get方法會阻塞當前線程，直到異步計算完成并返回結果。

以下是一個簡單的示例代碼，演示了如何在項目中使用CompletableFuture：

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

public class CompletableFutureExample {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            // 模擬耗時操作
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "Hello, World!";
        }).thenApply(result -> {
            // 鏈式操作：對結果進行處理
            return result.toUpperCase();
        }).thenAccept(result -> {
            // 鏈式操作：對結果進行處理并輸出到控制臺
            System.out.println(result);
        });

        // 獲取異步計算的結果（如果需要）
        future.get();
    }
}

在上面的示例中，我們首先使用CompletableFuture的supplyAsync方法創(chuàng)建了一個異步任務，該任務會返回一個字符串"Hello, World!"。然后，我們使用thenApply方法對結果進行鏈式操作，將結果轉換為大寫字母。接著，我們使用thenAccept方法對結果進行鏈式操作，將結果輸出到控制臺。最后，我們使用get方法獲取異步計算的結果（如果需要）。

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