Java 异步编程——异步编排(CompletableFuture)

最新推荐文章于 2025-06-18 09:33:39 发布

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#java #异步编排 #多线程

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业务场景
CompletableFuture 使用
线程串行化方法（转换操作）

CompletableFuture 是 JDK8 提出的一个支持非阻塞的多功能的 Future，提供了一种强大的异步编程模型，实现了 Future 接口；

在使用 Future 的过程中，大家会发现 Future 有两种方式返回结果的方式

阻塞方式get()
轮询方法isDone()

CompletableFuture 接口提供了非常多的方法用于编排异步任务，基本每个方法都有两套实现，Async 版本的函数与非 Async 版本的函数。

若方法不以 Async 结尾，意味着 Action 使用相同的线程执行，而 Async 可能会使用其它的线程去执行（如果使用相同的线程池，也可能会被同一个线程选中执行）。

业务场景

查询商品详情页的逻辑比较复杂，有些数据还需要远程调用，必然需要花费更多的时间。
```
// 1．获取sku的基本信息 0.5s
// 2．获取sku的图片信息 0.5s
// 3．获取sku的促销信息 1s
// 4．获取spu的所有销售属性 1s
// 5．获取规格参数组及组下的规格参数 1.5s
// 6. spu详情 1s
```
假如商品详情页的每个查询，需要按照标注的时间之和才能完成。即用户需要 5.5s 后才能看到商品详情页的内容。很显然是不能接受的。如果有多个线程同时完成这 6 步操作，也许只需要 1.5s 即可完成响应。

CompletableFuture 使用

Future 是 Java 5 添加的类，用来描述一个异步计算的结果。

虽然 Future 以及相关使用方法提供了异步执行任务的能力，但是对于结果的获取却是很不方便，只能通过阻塞或者轮询的方式得到任务的结果。阻塞的方式显然和我们的异步编程的初衷相违背，轮询的方式又会耗费无谓的 CPU 资源，而且也不能及时地得到计算结果，为什么不能用观察者设计模式，当计算结果完成及时通知监听者呢？
在 Java 8 中，新增加了一个包含 50 个方法左右的类：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，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，并且提供了转换和组合 CompletableFuture 的方法。CompletableFuture 类实现了 Future 接口，所以你还是可以像以前一样通过 get 方法阻塞或者轮询的方式获得结果，但是这种方式不推荐使用。
CompletableFuture 和 FutureTask 同属于 Future 接口的实现类，都可以获取线程的执行结果。

常用方法：

创建异步对象并执行（CompletableFuture）

CompletableFuture 提供了多种方法来创建异步对象，其中 runAsync 和 supplyAsync 是最常用的方法。

// 创建一个不返回结果的异步任务，使用默认线程池执行。
public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable) {
     
     
    return asyncRunStage(asyncPool, runnable);
}
// 创建一个不返回结果的异步任务，使用指定的线程池执行。
public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable,Executor executor) {
     
     
    return asyncRunStage(screenExecutor(executor), runnable);
}
// 创建一个返回结果的异步任务，使用默认线程池执行。
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier) {
     
     
    return asyncSupplyStage(asyncPool, supplier);
}
// 创建一个返回结果的异步任务，使用指定的线程池执行。
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier,Executor executor) {
     
     
    return asyncSupplyStage(screenExecutor(executor), supplier);
}

runXxxx 都是没有返回结果的，supplyXxx 都是可以获取返回结果的。
可以传入自定义的线程池，否则就用默认的线程池。

示例：

// 创建一个线程池
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4);
// 使用 supplyAsync 创建一个返回结果的异步任务
CompletableFuture<Integer> intFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
     
     
    System.out.println("Calculating result...");
    try {
     
     
        Thread.sleep(1000); // 模拟计算
    } catch (InterruptedException e) {
     
     
        e.printStackTrace();
    }
    return 42; // 返回计算结果
}, executor);
// 确保主线程不会提前结束
intFuture.join();
// 关闭线程池
executor.shutdown();