Java并发编程框架之CompletableFuture

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已于 2024-12-17 10:49:58 修改

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分类专栏： # Java并发编程框架文章标签： java python 算法 Java并发框架

于 2024-12-17 10:49:21 首次发布

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我们每个人都不会想自甘堕落，只是我们没法儿在保证生存之前去寻找自己的兴趣。做蛋糕我们要查食谱，研究蛋糕胚的配方，先加蛋白还是蛋清。养花我们也要查找资料，明白什么时候是合适的光照时间。就算是为了变美去健身化妆我们也会去尝试去实践，这些全都是在学习！并且这些兴趣完成的步骤是清晰的，就像是玩游戏做任务一样，每一步你都知道该怎么干。考试痛苦的是没有成就感和迷茫，被每一次成绩打击，我一直觉得考研读研对于大部分人来说是个违背人性的过程（只是我自己觉得，也有学习天赋特别好的大佬觉得这是个轻松的过程），只是我们为了工作生存不得不进入社会给我们安排的入场考核。

CompletableFuture`还有哪些方法

介绍

CompletableFuture是Java 8引入的一个强大类，它不仅扩展了Future接口的功能，还实现了CompletionStage接口，从而提供了更加丰富的方法来处理异步操作和任务组合。CompletableFuture允许开发者以声明式的方式构建异步操作流水线，并且能够轻松地将多个异步任务串联起来执行。此外，它也支持与阻塞I/O等其他类型的操作相结合，这使得编写非阻塞、响应式的应用程序变得更加容易。

优点

丰富的组合器方法：CompletableFuture提供了一系列的方法，如thenApply()、thenCompose()、allOf()、anyOf()等，用于组合不同的异步任务。
链式调用：由于这些方法返回的是CompletableFuture对象本身，因此可以方便地进行链式调用，简化代码结构。
异常处理：提供了exceptionally()、handle()和whenComplete()等方法来处理可能发生的异常情况，确保即使在错误发生时也能保持良好的用户体验。

示例代码

接下来我们将通过几个具体的例子来展示如何使用CompletableFuture的.thenApply()和.thenCompose()方法来串联多个异步步骤。

使用`.thenApply()`

.thenApply()方法用于在前一个CompletableFuture完成后对其结果应用一个函数，并返回一个新的CompletableFuture，该CompletableFuture包含转换后的结果。下面的例子展示了如何使用.thenApply()方法来对两个异步任务的结果进行处理：

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

public class CompletableFutureExample {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // 异步获取字符串
        CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("Task 1 running...");
            try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { /* ignored */ }
            return "Hello";
        });

        // 对future1的结果进行转换
        CompletableFuture<String> future2 = future1.thenApply(result -> {
            System.out.println("Transforming result of Task 1...");
            return result + " World!";
        });

        // 打印最终结果
        System.out.println("Final result: " + future2.get());
    }
}

在这个例子中，我们首先创建了一个异步任务future1，它会在完成之后返回字符串"Hello"。然后我们使用.thenApply()方法接收future1的结果，并将其转换为"Hello World!"。最后，我们调用了.get()方法来获取并打印最终的结果。

使用`.thenCompose()`

当需要根据前一个异步任务的结果启动另一个新的异步任务时，可以使用.thenCompose()方法。这个方法接受一个函数作为参数，该函数返回一个新的CompletableFuture。下面是一个简单的例子，说明了如何使用.thenCompose()方法来实现这样的逻辑：

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

public class CompletableFutureComposeExample {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // 模拟异步获取用户信息
        CompletableFuture<String> getUserInfo = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("Fetching user info...");
            try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { /* ignored */ }
            return "User Info";
        });

        // 根据用户信息发起另一个异步请求
        CompletableFuture<String> processUserInfo = getUserInfo.thenCompose(userInfo -> {
            System.out.println("Processing user info...");
            return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { /* ignored */ }
                return "Processed " + userInfo;
            });
        });

        // 获取并打印最终结果
        System.out.println("Final result: " + processUserInfo.get());
    }
}

这里，getUserInfo代表了一个异步任务，它负责从某个地方（比如数据库）获取用户信息。一旦这个任务完成了，我们就想基于获取到的信息再发起一次新的异步请求——即processUserInfo。为了实现这一点，我们在getUserInfo后面添加了.thenCompose()方法，它会等待前面的任务结束，并根据其输出启动下一个异步任务。最终，我们再次调用.get()方法来获得整个流程的结果。

CompletableFuture`还有哪些方法

CompletableFuture 提供了多种方法来支持异步编程，这些方法可以分为几大类：创建、状态取值、控制执行、接续行为（即回调），以及组合多个异步任务。下面将详细介绍 CompletableFuture 的其他重要方法。

创建类

supplyAsync(Supplier<U> supplier) 和 supplyAsync(Supplier<U> supplier, Executor executor)：用于创建带有返回值的异步任务。前者使用默认线程池（ForkJoinPool.commonPool()），而后者允许指定自定义的线程池。
runAsync(Runnable runnable) 和 runAsync(Runnable runnable, Executor executor)：创建没有返回值的异步任务，同样地，可以选择使用默认或自定义线程池。

状态取值类

get()：阻塞等待任务完成并获取结果，如果任务抛出了异常，则会重新抛出该异常。
get(long timeout, TimeUnit unit)：与 get() 类似，但是增加了超时机制，如果在指定时间内未完成则抛出 TimeoutException。
join()：非阻塞地尝试获取结果，如果任务已经完成则立即返回结果；否则等待直到任务完成或抛出异常。

控制类

complete(T value) 和 completeExceptionally(Throwable ex)：手动完成一个 CompletableFuture 实例，分别用于正常完成和异常完成的情况。
cancel(boolean mayInterruptIfRunning)：取消尚未开始的任务，参数指定了是否中断正在运行的任务。

接续类

接续类的方法主要用于定义当某个 CompletableFuture 完成后应该做什么，它们通常接受函数式接口作为参数，并根据需要返回新的 CompletableFuture 实例。

thenApply(Function<? super T,? extends U> fn) 和 thenApplyAsync(...)：对结果应用一个函数，并返回一个新的包含转换后结果的 CompletableFuture。
thenAccept(Consumer<? super T> action) 和 thenAcceptAsync(...)：接收结果但不返回任何值，适用于只需要处理结果而不关心后续步骤的情形。
thenRun(Runnable action) 和 thenRunAsync(...)：无论前一个阶段的结果是什么，都会执行给定的动作，且不产生输出。
whenComplete(BiConsumer<? super T,? super Throwable> action) 和 whenCompleteAsync(...)：无论成功还是失败，都会调用提供的动作，并传递结果和可能发生的异常。
handle(BiFunction<? super T,Throwable,? extends U> fn) 和 handleAsync(...)：类似于 whenComplete，但它还允许基于结果或异常返回一个新的值。

组合类

为了更好地组织多个异步任务，CompletableFuture 还提供了若干用于组合多个 CompletableFuture 的方法：

thenCompose(Function<? super T,? extends CompletionStage<U>> fn) 和 thenComposeAsync(...)：用于扁平化链式调用，确保只有当第一个任务完成后才会启动第二个任务。
thenCombine(CompletionStage<? extends U> other, BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn) 和 thenCombineAsync(...)：合并两个已完成的任务的结果，并通过提供的函数生成第三个结果。
allOf(CompletableFuture<?>... cfs)：等待所有给定的 CompletableFuture 都完成，但不会直接提供它们的结果。可以通过 join() 或 get() 方法获取整体状态。
anyOf(CompletableFuture<?>... cfs)：只要任何一个 CompletableFuture 完成就立即返回，它会携带最先完成的那个 CompletableFuture 的结果。