【Java异步编程】CompletableFuture基础（1）：创建不同线程的子任务、子任务链式调用与异常处理

CompletableFuture是JDK 1.8引入的实现类，该类实现了Future和CompletionStage两个接口。该类的实例作为一个异步任务，可以在自己异步执行完成之后触发一些其他的异步任务，从而达到异步回调的效果。

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进入另一个阶段。一个阶段可以理解为一个子任务，每一个子任务会包装一个Java函数式接口实例，表示该子任务所要执行的操作。

 

1. 三种实现接口

每个CompletionStage子任务所包装的可以是一个Function、Consumer或者Runnable函数式接口实例。

这三个常用的函数式接口的特点如下：

被包装接口	功能描述
Function	Function接口的特点是：有输入、有输出。包装了Function实例的CompletionStage子任务需要一个输入参数，并会产生一个输出结果到下一步。
Runnable	Runnable接口的特点是：无输入、无输出。包装了Runnable实例的CompletionStage子任务既不需要任何输入参数，又不会产生任何输出。
Consumer	Consumer接口的特点是：有输入、无输出。包装了Consumer实例的CompletionStage子任务需要一个输入参数，但不会产生任何输出。

 

2. 链式调用：保证链的顺序性与异步性

多个CompletionStage构成了一条任务流水线，一个环节执行完成了可以将结果移交给下一个环节（子任务）​。多个CompletionStage子任务之间可以使用链式调用。

下面是一个顺序调用的例子：

使用 CompletionStage 及其方法构建了一个异步任务链，thenApply 用于对前一个阶段的结果进行计算并传递结果，thenAccept 用于消费前一个阶段的结果并执行操作，thenRun 用于执行无输入输出的操作。

     oneStage
      //被thenApply包装CompletionStage子任务,由输入输出
	     .thenApply(x -> square(x))  
	     //消耗上游输出，但是没有输出
	     .thenAccept(y -> System.out.println(y)) 
		 //不消耗上一个子任务的输出又不产生结果
         .thenRun(() -> System.out.println()) 

这种链式操作可以方便地将多个异步操作连接起来，同时保证了操作的顺序性和异步性，提高了代码的可维护性和并发性能。

 

接下来是一个异步调用的例子：

在这个例子中，task2 和 task3 都依赖于 task1 完成后执行，但它们可能并行执行，也就是说，task2 和 task3 的执行顺序是不确定的，它们不一定会按照 thenRunAsync 的顺序执行。

CompletableFuture<Void> task1 = CompletableFuture.runAsync(() -> {
   
   
    System.out.println("Task 1");
});

CompletableFuture<Void> task2 = task1.thenRunAsync(() -> {
   
   
    System.out.println("Task 2");
});

CompletableFuture<Void> task3 = task1.thenRunAsync(() -> {
   
   
    System.out.println("Task 3");
});

 

3. CompletableFuture创建CompletionStage子任务

CompletableFuture定义了一组方法用于创建CompletionStage子任务（或者阶段性任务）​，基础的方法如下：

//子任务包装一个Runnable实例，并调用ForkJoinPool.commonPool()线程池来执行
public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable)

//子任务包装一个Runnable实例，并调用指定的executor线程池来执行
public static CompletableFuture<Void