Java 8 新特性—深入理解 CompletableFuture

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CompletableFuture 是 Java 8 中引入用于处理异步编程的核心类，它引入了一种基于 Future 的编程模型，允许我们以更加直观的方式执行异步操作，并处理它们的结果或异常。

Future 的局限性

学过 Java 并发或者接触过异步开发的小伙伴应该都知道 Future，通过 Future 我们能够知道异步执行的操作结果，它提供了 isDone() 来检测异步是否已经完成，也可以通过 get() 方法来获取计算结果。在异步计算中，Future 确实是一个非常优秀的接口，但是它依然存在一些局限性：

1. 缺乏回调机制：Future 没有内置的回调机制，这就意味着我们必须轮询 Future 对象来检查任务是否完成，而不是等待通知。
2. 无法取消任务：虽然可以通过 cancel() 方法来取消 Future 中的任务，但这并不保证任务会被取消。如果任务已经开始执行，那么 cancel() 方法可能无法终止任务的执行。
3. 缺乏异常处理机制：Future 通过 get() 方法返回任务的结果或异常，但它无法提供更多的异常处理功能。如果任务抛出异常，你必须在客户端代码中捕获这些异常。
4. 单一结果：每个 Future 对象只能关联一个任务，这就限制了它的使用，如果我们需要并行执行多个任务并收集它们的结果，我们只能自己管理多个 Future 对象。
5. 无法进行链式调用：如果我们希望在计算完成后执行特定操作，比如通知用户，这个时候我们就无法使用 Future 来实现了。
6. 无法组合多任务：在处理多个任务时，Future 并没有提供很好的组合方式，比如我们需要等待 10 任务全部完成后再执行特定操作，这个时候使用 Future 就不是很好操作了。

什么是 CompletableFuture

为了克服 Future 的局限性，Java 8 提供了 CompletableFuture，它构建在 Future 之上，提供了更加强大的异步编程功能，相比 Future 它具备如下优势：

1. 提供了回调机制：CompletableFuture 提供了回调功能，我们可以注册回调函数来处理任务完成时的结果，而不必阻塞线程等待任务完成。这样可以提高并发性能，减少线程的阻塞时间。
2. 提供了异常处理：CompletableFutur 具备丰富的异常处理机制，可以捕获任务执行中的异常，并允许我们定义自定义的异常处理策略。
3. 能够取消任务：我们可以使用 cancel()取消任务的执行，同时还可以指定是否中断正在执行的任务。这提供了更好的任务控制能力。
4. 强大的异步编程能力：CompletableFuture 提供了丰富的方法来处理异步操作，包括组合、转换、处理异常以及执行自定义的操作。这使得异步编程更加灵活，可以更轻松地实现复杂的异步任务组合。
5. 支持组合、链式操作：CompletableFutur 提供了一系列支持组合操作的方法，例如 thenCombine() ， thenCompose()，thenApplyAsync()等等，使得多个 CompletableFuture 可以轻松组合成一个新的 CompletableFuture，从而更容易构建复杂的异步操作流。

CompletableFuture 提供了比传统 Future 更加强大、更加灵活的异步编程能力，能够更好地满足复杂异步任务处理的需求，能够更加方便地构建复杂的异步操作流，是 Java 8 及以后的版本中，处理异步操作的首选。

CompletableFuture 的核心 API

构建异步操作

CompletableFuture 提供了多种方法用于构建异步操作。

runAsync()： 用于异步执行没有返回值的任务。

它有两个重载方法：

public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable)
public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable, Executor executor)

这两个方法的区别在于：

• runAsync(Runnable runnable) 会使用 ForkJoinPool 作为它的线程池执行异步代码。
• runAsync(Runnable runnable, Executor executor) 则是使用指定的线程池执行异步代码。

示例：

    @Test
    public void runAsyncTest(){
        CompletableFuture.runAsync(() ->{
            log.info("死磕 Java 新特性 - 01");
        });

        CompletableFuture.runAsync(() -> {
            log.info("死磕 Java 新特性 - 02");
        }, Executors.newFixedThreadPool(10));
    }

结果

supplyAsync()： 用于异步执行有返回值的任务。

supplyAsync() 也有两个重载方法，区别 runAsync() 和一样：

public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier)
public static <U> CompletableFuture<