2020-09-11 10:39 苏州科技大学 Java

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什么，你还不会用CompletableFuture？

如果对JAVA8中的Supplier、Function等类不熟悉的话，可以先移步我的另外一篇文章快速理解Consumer、Supplier、Predicate与Function

上一篇我们讲了Future机制，有兴趣的可以参考谈谈Runnable、Future、Callable、FutureTask之间的关系

但Future机制，还不那么灵活，比如怎么去利用Future机制描述两个任务串行执行，又或是两个任务并行执行，又或是只关心最先执行结束的任务结果。

Future机制在一定程度上都无法快速地满足以上需求，CompletableFuture便应运而生了。

本片会介绍CompletableFuture的api，并用一些示例演示如何去使用。

1. 创建一个异步任务

public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier) public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier,Executor executor); public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable); public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable,Executor executor);

supplyAsync与runAsync的区别在于：supplyAsync有返回值，而runAsync没有返回值

带Executor参数的构造函数，则使用线程池中的线程执行异步任务（线程池可以参考说说线程池）

不带Executor参数的构造函数，则使用ForkJoinPool.commonPool()中的线程执行异步任务（Fork/Join框架可以参考谈谈并行流parallelStream）

1.1 示例：使用supplyAsync创建一个有返回值的异步任务

public class Case1 { public static void main(String[] args) throws Exception {

        CompletableFuture<Integer> completableFuture=CompletableFuture.supplyAsync(()->{ try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } return 1;
        }); //该方***一直阻塞 Integer result = completableFuture.get();
        System.out.println(result);
    }

}

2. 异步任务的回调

public CompletableFuture<T> whenComplete(BiConsumer<? super T, ? super Throwable> action); public CompletableFuture<T> whenCompleteAsync(BiConsumer<? super T, ? super Throwable> action); public CompletableFuture<T> whenCompleteAsync(BiConsumer<? super T, ? super Throwable> action, Executor executor); public CompletableFuture<T> exceptionally(Function<Throwable, ? extends T> fn);

whenComplete开头的方法在计算任务完成（包括正常完成与出现异常）之后会回调

而exceptionally则只会在计算任务出现异常时才会被回调

如何确定哪个线程去回调whenComplete，比较复杂，先略过。

而回调whenCompleteAsync的线程比较简单，随便拿一个空闲的线程即可，后缀是Async的方法同理。

2.1 示例：计算出现异常，使用whenComplete与exceptionally进行处理

package com.qcy.testCompleteableFuture; import java.util.concurrent.CompletableFuture; import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.function.BiConsumer; import java.util.function.Function; import java.util.stream.IntStream; /**
 * @author qcy
 * @create 2020/09/07 17:40:44
 */ public class Case2 { public static void main(String[] args) throws Exception {

        CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("执行supplyAsync的线程:" + Thread.currentThread().getName()); int i = 1 / 0; return 1;
        });

        completableFuture.whenComplete(new BiConsumer<Integer, Throwable>() { @Override public void accept(Integer integer, Throwable throwable) {
                System.out.println("执行whenComplete的线程:" + Thread.currentThread().getName()); if (throwable == null) {
                    System.out.println("计算未出现异常,结果:" + integer);
                }
            }
        });

        completableFuture.exceptionally(new Function<Throwable, Integer>() { @Override public Integer apply(Throwable throwable) { //出现异常时,则返回一个默认值 System.out.println("计算出现异常,信息:" + throwable.getMessage()); return -1;
            }
        });

        System.out.println(completableFuture.get());
    }

}

输出：

当然，CompletableFuture内的各种方法是支持链式调用与Lambda表达式的，我们进行如下改写：

public static void main(String[] args) throws Exception {

        CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("执行supplyAsync的线程:" + Thread.currentThread().getName()); int i = 1 / 0; return 1;
        }).whenComplete((integer, throwable) -> {
            System.out.println("执行whenComplete的线程:" + Thread.currentThread().getName()); if (throwable == null) {
                System.out.println("计算未出现异常,结果:" + integer);
            }
        }).exceptionally(throwable -> { //出现异常时,则返回一个默认值 System.out.println("计算出现异常,信息:" + throwable.getMessage()); return -1;
        });

        System.out.println("计算结果:" + completableFuture.get());
    }

3. 任务串行化执行

public <U> CompletableFuture<U> thenApply(Function<? super T,? extends U> fn); public CompletableFuture<Void> thenRun(Runnable action); public CompletableFuture<Void> thenAccept(Consumer<? super T> action); public <U> CompletableFuture<U> handle(BiFunction<? super T, Throwable, ? extends U> fn); public <U> CompletableFuture<U> thenCompose(Function<? super T, ? extends CompletionStage<U>> fn);

thenApply，依赖上一次任务执行的结果，参数中的Function<? super T,? extends U>，T代表上一次任务返回值的类型，U代表当前任务返回值的类型，当上一个任务没有出现异常时，thenApply才会被调用

thenRun，不需要知道上一个任务的返回结果，只是在上一个任务执行完成之后开始执行Runnable

thenAccept，依赖上一次任务的执行结果，因为入参是Consumer，所以不返回任何值。

handle和thenApply相似，不过当上一个任务出现异常时，能够执行handle，却不会去执行thenApply

thenCompose，传入一次任务执行的结果，返回一个新的CompleteableFuture对象

3.1 示例：使用串行化任务分解两数相乘并输出

package com.qcy.testCompleteableFuture; import java.util.concurrent.CompletableFuture; /**
 * @author qcy
 * @create 2020/09/07 17:40:44
 */ public class Case4 { public static void main(String[] args) {
        
        CompletableFuture.supplyAsync(() -> 2)
                .thenApply(num -> num * 3)
                .thenAccept(System.out::print);
    }

}

很显然，输出为6

3.2 示例：使用串行化任务并且模拟出现异常

package com.qcy.testCompleteableFuture; import java.util.concurrent.CompletableFuture; import java.util.function.BiFunction; /**
 * @author qcy
 * @create 2020/09/07 17:40:44
 */ public class Case4 { public static void main(String[] args) {

        CompletableFuture.supplyAsync(() -> 2)
                .thenApply(num -> num / 0)
                .thenApply(result -> result * 3)
                .handle((integer, throwable) -> { if (throwable == null) { return integer;
                    } else {
                        throwable.printStackTrace(); return -1;
                    }
                }).thenAccept(System.out::print);
    }

}

最终会输出-1

4. 任务同时执行，且都需要执行完成

public <U,V> CompletableFuture<V> thenCombine(CompletionStage<? extends U> other,
BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn); public <U> CompletableFuture<Void> thenAcceptBoth(CompletionStage<? extends U> other,
BiConsumer<? super T, ? super U> action); public CompletableFuture<Void> runAfterBoth(CompletionStage<?> other,Runnable action); public static CompletableFuture<Void> allOf(CompletableFuture<?>... cfs);

thenCombine，合并两个任务，两个任务可以同时执行，都执行成功后，执行最后的BiFunction操作。其中T代表第一个任务的执行结果类型，U代表第二个任务的执行结果类型，V代表合并的结果类型

thenAcceptBoth，和thenCombine特性用法都及其相似，唯一的区别在于thenAcceptBoth进行一个消费，没有返回值

runAfterBoth，两个任务都执行完成后，但不关心他们的返回结构，然后去执行一个Runnable。

allOf，当所有的任务都执行完成后，返回一个CompletableFuture

4.1 示例：使用thenCombine合并任务

package com.qcy.testCompleteableFuture; import java.util.concurrent.CompletableFuture; import java.util.concurrent.ExecutionException; /**
 * @author qcy
 * @create 2020/09/07 17:40:44
 */ public class Case5 { public static void main(String[] args) throws Exception {

        CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("任务1开始"); try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("任务1结束"); return 2;
        });

        CompletableFuture<Integer> cf2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("任务2开始"); try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("任务2结束"); return 3;
        });

        CompletableFuture<Integer> completableFuture = cf1.thenCombine(cf2, (result1, result2) -> result1 * result2);
        System.out.println("计算结果:" + completableFuture.get());
    }

}

输出：

可以看到两个任务确实是同时执行的

当然，熟练了之后，直接使用链式操作，代码如下：

package com.qcy.testCompleteableFuture; import java.util.concurrent.CompletableFuture; /**
 * @author qcy
 * @create 2020/09/07 17:40:44
 */ public class Case6 { public static void main(String[] args) throws Exception {

        CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("任务1开始"); try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("任务1结束"); return 2;
        }).thenCombine(CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("任务2开始"); try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("任务2结束"); return 3;
        }), (result1, result2) -> result1 * result2);

        System.out.println("计算结果:" + completableFuture.get());
    }

}

5. 任务同时执行，且只取最先完成的那个任务

public <U> CompletableFuture<U> applyToEither(CompletionStage<? extends T> other, Function<? super T, U> fn); public CompletableFuture<Void> acceptEither(CompletionStage<? extends T> other, Consumer<? super T> action); public CompletableFuture<Void> runAfterEither(CompletionStage<?> other,Runnable action); public static CompletableFuture<Object> anyOf(CompletableFuture<?>... cfs);

applyToEither，最新执行完任务，将其结果执行Function操作，其中T是最先执行完的任务结果类型，U是最后输出的类型

acceptEither，最新执行完的任务，将其结果执行消费操作

runAfterEither，任意一个任务执行完成之后，执行Runnable操作

anyOf，多个任务中，返回最先执行完成的CompletableFuture

5.1 示例：两个任务同时执行，打印最先完成的任务的结果

package com.qcy.testCompleteableFuture; import java.util.concurrent.CompletableFuture; /**
 * @author qcy
 * @create 2020/09/07 17:40:44
 */ public class Case7 { public static void main(String[] args) throws Exception {

        CompletableFuture<Void> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("任务1开始"); try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("任务1结束"); return 2;
        }).acceptEither(CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("任务2开始"); try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("任务2结束"); return 3;
        }), result -> System.out.println(result)); //等待CompletableFuture返回，防止主线程退出 completableFuture.join();
    }

}

输出：

可以看得到，任务2结束后，直接不再执行任务1的剩余代码

5.2 示例：多个任务同时执行，打印最先完成的任务的结果

package com.qcy.testCompleteableFuture; import java.util.concurrent.CompletableFuture; /**
 * @author qcy
 * @create 2020/09/07 17:40:44
 */ public class Case8 { public static void main(String[] args) throws Exception {

        CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("任务1开始"); try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("任务1结束"); return 2;
        });

        CompletableFuture<Integer> cf2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("任务2开始"); try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("任务2结束"); return 3;
        });

        CompletableFuture<Integer> cf3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("任务3开始"); try {
                Thread.sleep(4000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("任务3结束"); return 4;
        });

        CompletableFuture<Object> firstCf = CompletableFuture.anyOf(cf1, cf2, cf3);
        System.out.println(firstCf.get());
    }

}