Java高并发专题之30、JUC中的CompletableFuture

本文主要是介绍Java高并发专题之30、JUC中的CompletableFuture，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

目录

CompletableFuture是java8中新增的一个类，算是对Future的一种增强，用起来很方便，也是会经常用到的一个工具类，熟悉一下。

CompletionStage接口

• CompletionStage代表异步计算过程中的某一个阶段，一个阶段完成以后可能会触发另外一个阶段
• 一个阶段的计算执行可以是一个Function，Consumer或者Runnable。比如：stage.thenApply(x -> square(x)).thenAccept(x -> System.out.print(x)).thenRun(() -> System.out.println())
• 一个阶段的执行可能是被单个阶段的完成触发，也可能是由多个阶段一起触发

CompletableFuture类

• 在Java8中，CompletableFuture提供了非常强大的Future的扩展功能，可以帮助我们简化异步编程的复杂性，并且提供了函数式编程的能力，可以通过回调的方式处理计算结果，也提供了转换和组合 CompletableFuture 的方法。
• 它可能代表一个明确完成的Future，也有可能代表一个完成阶段（ CompletionStage ），它支持在计算完成以后触发一些函数或执行某些动作。
• 它实现了Future和CompletionStage接口

常见的方法，熟悉一下：

runAsync 和 supplyAsync方法

CompletableFuture 提供了四个静态方法来创建一个异步操作。

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

没有指定Executor的方法会使用ForkJoinPool.commonPool() 作为它的线程池执行异步代码。如果指定线程池，则使用指定的线程池运行。以下所有的方法都类同。

• runAsync方法不支持返回值。
• supplyAsync可以支持返回值。

示例代码

//无返回值public static void runAsync() throws Exception {    CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {        try {            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);        } catch (InterruptedException e) {        }        System.out.println("run end ...");    });    future.get();}//有返回值public static void supplyAsync() throws Exception {             CompletableFuture<Long> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {        try {            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);        } catch (InterruptedException e) {        }        System.out.println("run end ...");        return System.currentTimeMillis();    });    long time = future.get();    System.out.println("time = "+time);}

计算结果完成时的回调方法

当CompletableFuture的计算结果完成，或者抛出异常的时候，可以执行特定的Action。主要是下面的方法：

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)

可以看到Action的类型是BiConsumer<? super T,? super Throwable>它可以处理正常的计算结果，或者异常情况。

whenComplete 和 whenCompleteAsync 的区别：

• whenComplete：是执行当前任务的线程执行继续执行 whenComplete 的任务。
• whenCompleteAsync：是执行把 whenCompleteAsync 这个任务继续提交给线程池来进行执行。

示例代码

public static void whenComplete() throws Exception {    CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {        try {            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);        } catch (InterruptedException e) {        }        if(new Random().nextInt()%2>=0) {            int i = 12/0;        }        System.out.println("run end ...");    });    future.whenComplete(new BiConsumer<Void, Throwable>() {        @Override        public void accept(Void t, Throwable action) {            System.out.println("执行完成！");        }    });    future.exceptionally(new Function<Throwable, Void>() {        @Override        public Void apply(Throwable t) {            System.out.println("执行失败！"+t.getMessage());            return null;        }    });    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);}

thenApply 方法

当一个线程依赖另一个线程时，可以使用 thenApply 方法来把这两个线程串行化。

public <U> CompletableFuture<U> thenApply(Function<? super T,? extends U> fn)public <U> CompletableFuture<U> thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn)public <U> CompletableFuture<U> thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn, Executor executor)

Function<? super T,? extends U>
T：上一个任务返回结果的类型
U：当前任务的返回值类型

示例代码

private static void thenApply() throws Exception {    CompletableFuture<Long> future = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Long>() {        @Override        public Long get() {            long result = new Random().nextInt(100);            System.out.println("result1="+result);            return result;        }    }).thenApply(new Function<Long, Long>() {        @Override        public Long apply(Long t) {            long result = t*5;            System.out.println("result2="+result);            return result;        }    });    long result = future.get();    System.out.println(result);}

第二个任务依赖第一个任务的结果。

handle 方法

handle 是执行任务完成时对结果的处理。
handle 方法和 thenApply 方法处理方式基本一样。不同的是 handle 是在任务完成后再执行，还可以处理异常的任务。thenApply 只可以执行正常的任务，任务出现异常则不执行 thenApply 方法。

public <U> CompletionStage<U> handle(BiFunction<? super T, Throwable, ? extends U> fn);public <U> CompletionStage<U> handleAsync(BiFunction<? super T, Throwable, ? extends U> fn);public <U> CompletionStage<U> handleAsync(BiFunction<? super T, Throwable, ? extends U> fn,Executor executor);

示例代码

public static void handle() throws Exception{    CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {        @Override        public Integer get() {            int i= 10/0;            return new Random().nextInt(10);        }    }).handle(new BiFunction<Integer, Throwable, Integer>() {        @Override        public Integer apply(Integer param, Throwable throwable) {            int result = -1;            if(throwable==null){                result = param * 2;            }else{                System.out.println(throwable.getMessage());            }            return result;        }     });    System.out.println(future.get());}

从示例中可以看出，在 handle 中可以根据任务是否有异常来进行做相应的后续处理操作。而 thenApply 方法，如果上个任务出现错误，则不会执行 thenApply 方法。

thenAccept 消费处理结果

接收任务的处理结果，并消费处理，无返回结果。

public CompletionStage<Void> thenAccept(Consumer<? super T> action);public CompletionStage<Void> thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action);public CompletionStage<Void> thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action,Executor executor);

示例代码

public static void thenAccept() throws Exception{    CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {        @Override        public Integer get() {            return new Random().nextInt(10);        }    }).thenAccept(integer -> {        System.out.println(integer);    });    future.get();}

从示例代码中可以看出，该方法只是消费执行完成的任务，并可以根据上面的任务返回的结果进行处理。并没有后续的输错操作。

thenRun 方法

跟 thenAccept 方法不一样的是，不关心任务的处理结果。只要上面的任务执行完成，就开始执行 thenAccept 。

public CompletionStage<Void> thenRun(Runnable action);public CompletionStage<Void> thenRunAsync(Runnable action);public CompletionStage<Void> thenRunAsync(Runnable action,Executor executor);

示例代码

public static void thenRun() throws Exception{    CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {        @Override        public Integer get() {            return new Random().nextInt(10);        }    }).thenRun(() -> {        System.out.println("thenRun ...");    });    future.get();}

该方法同 thenAccept 方法类似。不同的是上个任务处理完成后，并不会把计算的结果传给 thenRun 方法。只是处理玩任务后，执行 thenAccept 的后续操作。

thenCombine 合并任务

thenCombine 会把 两个 CompletionStage 的任务都执行完成后，把两个任务的结果一块交给 thenCombine 来处理。

public <U,V> CompletionStage<V> thenCombine(CompletionStage<? extends U> other,BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn);public <U,V> CompletionStage<V> thenCombineAsync(CompletionStage<? extends U> other,BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn);public <U,V> CompletionStage<V> thenCombineAsync(CompletionStage<? extends U> other,BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn,Executor executor);

示例代码

private static void thenCombine() throws Exception {    CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<String>() {        @Override        public String get() {            return "hello";        }    });    CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<String>() {        @Override        public String get() {            return "hello";        }    });    CompletableFuture<String> result = future1.thenCombine(future2, new BiFunction<String, String, String>() {        @Override        public String apply(String t, String u) {            return t+" "+u;        }    });    System.out.println(result.get());}

thenAcceptBoth

当两个CompletionStage都执行完成后，把结果一块交给thenAcceptBoth来进行消耗

public <U> CompletionStage<Void> thenAcceptBoth(CompletionStage<? extends U> other,BiConsumer<? super T, ? super U> action);public <U> CompletionStage<Void> thenAcceptBothAsync(CompletionStage<? extends U> other,BiConsumer<? super T, ? super U> action);public <U> CompletionStage<Void> thenAcceptBothAsync(CompletionStage<? extends U> other,BiConsumer<? super T, ? super U> action,     Executor executor);

示例代码

private static void thenAcceptBoth() throws Exception {    CompletableFuture<Integer> f1 = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {        @Override        public Integer get() {            int t = new Random().nextInt(3);            try {                TimeUnit.SECONDS.sleep(t);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }            System.out.println("f1="+t);            return t;        }    });    CompletableFuture<Integer> f2 = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {        @Override        public Integer get() {            int t = new Random().nextInt(3);            try {                TimeUnit.SECONDS.sleep(t);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }            System.out.println("f2="+t);            return t;        }    });    f1.thenAcceptBoth(f2, new BiConsumer<Integer, Integer>() {        @Override        public void accept(Integer t, Integer u) {            System.out.println("f1="+t+";f2="+u+";");        }    });}

applyToEither 方法

两个CompletionStage，谁执行返回的结果快，我就用那个CompletionStage的结果进行下一步的转化操作。

public <U> CompletionStage<U> applyToEither(CompletionStage<? extends T> other,Function<? super T, U> fn);public <U> CompletionStage<U> applyToEitherAsync(CompletionStage<? extends T> other,Function<? super T, U> fn);public <U> CompletionStage<U> applyToEitherAsync(CompletionStage<? extends T> other,Function<? super T, U> fn,Executor executor);

示例代码

private static void applyToEither() throws Exception {    CompletableFuture<Integer> f1 = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {        @Override        public Integer get() {            int t = new Random().nextInt(3);            try {                TimeUnit.SECONDS.sleep(t);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }            System.out.println("f1="+t);            return t;        }    });    CompletableFuture<Integer> f2 = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {        @Override        public Integer get() {            int t = new Random().nextInt(3);            try {                TimeUnit.SECONDS.sleep(t);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }            System.out.println("f2="+t);            return t;        }    });    CompletableFuture<Integer> result = f1.applyToEither(f2, new Function<Integer, Integer>() {        @Override        public Integer apply(Integer t) {            System.out.println(t);            return t * 2;        }    });    System.out.println(result.get());}

acceptEither 方法

两个CompletionStage，谁执行返回的结果快，我就用那个CompletionStage的结果进行下一步的消耗操作。

public CompletionStage<Void> acceptEither(CompletionStage<? extends T> other,Consumer<? super T> action);public CompletionStage<Void> acceptEitherAsync(CompletionStage<? extends T> other,Consumer<? super T> action);public CompletionStage<Void> acceptEitherAsync(CompletionStage<? extends T> other,Consumer<? super T> action,Executor executor);

示例代码

private static void acceptEither() throws Exception {    CompletableFuture<Integer> f1 = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {        @Override        public Integer get() {            int t = new Random().nextInt(3);            try {                TimeUnit.SECONDS.sleep(t);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }            System.out.println("f1="+t);            return t;        }    });    CompletableFuture<Integer> f2 = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {        @Override        public Integer get() {            int t = new Random().nextInt(3);            try {                TimeUnit.SECONDS.sleep(t);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }            System.out.println("f2="+t);            return t;        }    });    f1.acceptEither(f2, new Consumer<Integer>() {        @Override        public void accept(Integer t) {            System.out.println(t);        }    });}

runAfterEither 方法

两个CompletionStage，任何一个完成了都会执行下一步的操作（Runnable）

public CompletionStage<Void> runAfterEither(CompletionStage<?> other,Runnable action);public CompletionStage<Void> runAfterEitherAsync(CompletionStage<?> other,Runnable action);public CompletionStage<Void> runAfterEitherAsync(CompletionStage<?> other,Runnable action,Executor executor);

示例代码

private static void runAfterEither() throws Exception {    CompletableFuture<Integer> f1 = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {        @Override        public Integer get() {            int t = new Random().nextInt(3);            try {                TimeUnit.SECONDS.sleep(t);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }            System.out.println("f1="+t);            return t;        }    });    CompletableFuture<Integer> f2 = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {        @Override        public Integer get() {            int t = new Random().nextInt(3);            try {                TimeUnit.SECONDS.sleep(t);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }            System.out.println("f2="+t);            return t;        }    });    f1.runAfterEither(f2, new Runnable() {        @Override        public void run() {            System.out.println("上面有一个已经完成了。");        }    });}

runAfterBoth

两个CompletionStage，都完成了计算才会执行下一步的操作（Runnable）

public CompletionStage<Void> runAfterBoth(CompletionStage<?> other,Runnable action);public CompletionStage<Void> runAfterBothAsync(CompletionStage<?> other,Runnable action);public CompletionStage<Void> runAfterBothAsync(CompletionStage<?> other,Runnable action,Executor executor);

示例代码

private static void runAfterBoth() throws Exception {    CompletableFuture<Integer> f1 = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {        @Override        public Integer get() {            int t = new Random().nextInt(3);            try {                TimeUnit.SECONDS.sleep(t);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }            System.out.println("f1="+t);            return t;        }    });    CompletableFuture<Integer> f2 = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {        @Override        public Integer get() {            int t = new Random().nextInt(3);            try {                TimeUnit.SECONDS.sleep(t);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }            System.out.println("f2="+t);            return t;        }    });    f1.runAfterBoth(f2, new Runnable() {        @Override        public void run() {            System.out.println("上面两个任务都执行完成了。");        }    });}

thenCompose 方法

thenCompose 方法允许你对两个 CompletionStage 进行流水线操作，第一个操作完成时，将其结果作为参数传递给第二个操作。

public <U> CompletableFuture<U> thenCompose(Function<? super T, ? extends CompletionStage<U>> fn);public <U> CompletableFuture<U> thenComposeAsync(Function<? super T, ? extends CompletionStage<U>> fn) ;public <U> CompletableFuture<U> thenComposeAsync(Function<? super T, ? extends CompletionStage<U>> fn, Executor executor) ;

示例代码

private static void thenCompose() throws Exception {        CompletableFuture<Integer> f = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {            @Override            public Integer get() {                int t = new Random().nextInt(3);                System.out.println("t1="+t);                return t;            }        }).thenCompose(new Function<Integer, CompletionStage<Integer>>() {            @Override            public CompletionStage<Integer> apply(Integer param) {                return CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {                    @Override                    public Integer get() {                        int t = param *2;                        System.out.println("t2="+t);                        return t;                    }                });            }        });        System.out.println("thenCompose result : "+f.get());    }

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