CompletableFuture 是 Java 异步编程的核心工具，以下是其经典使用案例及实现原理

原创已于 2025-11-27 08:50:59 修改 · 367 阅读

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于 2025-11-27 08:16:51 首次发布

一、异步任务执行与结果处理

基础异步调用

通过 supplyAsync异步执行耗时操作（如远程接口调用），避免阻塞主线程：

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 模拟支付接口调用（耗时1秒）
    Thread.sleep(1000);
    return "支付成功";
});
future.thenAccept(result -> System.out.println("结果：" + result));
 future.join();

应用场景：日志记录、邮件发送等非核心逻辑的异步处理。

链式回调处理

使用 thenApply对结果进行转换，thenAccept消费最终结果：
```
CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello")
    .thenApply(s -> s + " World")  // 转换为大写
    .thenAccept(System.out::println);  // 输出结果
```
特点：无阻塞流水线处理，适用于数据加工场景。

二、任务编排与组合

并行任务合并结果

使用 thenCombine合并两个异步任务的结果：

CompletableFuture<String> task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");
CompletableFuture<String> task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> " World");
task1.thenCombine(task2, (s1, s2) -> s1 + s2)
     .thenAccept(System.out::println);  // 输出 "Hello World"

适用场景：多数据源并行查询后合并（如订单+库存信息）。

任务依赖链式执行

使用 thenCompose实现任务依赖（如支付成功后更新订单状态）：

CompletableFuture.supplyAsync(() -> "支付成功")
    .thenCompose(result -> 
        CompletableFuture.supplyAsync(() -> "更新订单状态为已支付"))
    .thenAccept(System.out::println);

优势：避免回调地狱，代码结构清晰。

三、异常处理与容错

异常捕获与恢复

通过 exceptionally处理异常，提供默认值：

CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    if (Math.random() > 0.5) throw new RuntimeException("模拟异常");
    return "成功";
}).exceptionally(ex -> "降级结果")
  .thenAccept(System.out::println);

应用：网络请求失败时返回缓存数据。

全局异常监控

使用 whenComplete统一处理异常和结果：

future.whenComplete((result, ex) -> {
    if (ex != null) log.error("任务失败", ex);
    else log.info("任务结果：{}", result);
});

场景：分布式系统中监控多个异步操作。

四、多任务协调

等待所有任务完成

使用 allOf等待多个任务全部完成：
```
CompletableFuture.allOf(task1, task2, task3)
    .thenRun(() -> System.out.println("所有任务完成"));
```
典型应用：下单时需并行扣减库存、支付、发送通知。
任一任务完成即触发

使用 anyOf实现超时控制或备选方案：
```
CompletableFuture.anyOf(task1, task2)
    .thenAccept(result -> System.out.println("最快结果：" + result));
```
场景：多数据源查询，优先返回最快结果。

五、自定义线程池与资源管理

指定线程池执行

避免默认 ForkJoinPool资源竞争，使用独立线程池：
```
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
CompletableFuture.runAsync(() -> {/* 耗时任务 */}, executor);
```
优势：隔离高并发任务，防止线程阻塞。

超时控制

通过 orTimeout限制任务执行时间：

CompletableFuture.supplyAsync(() -> longRunningTask())
    .orTimeout(5, TimeUnit.SECONDS)
    .exceptionally(ex -> "超时处理");

应用：防止接口调用长时间阻塞。

六、实际业务场景案例

场景：电商订单处理流程

// 1. 异步支付
CompletableFuture<String> payFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> paymentService.pay(orderId));

// 2. 支付成功后更新订单状态
CompletableFuture<Order> updateOrder = payFuture.thenCompose(payResult -> 
    orderService.updateStatus(orderId, "已支付"));

// 3. 并行扣减库存和发送通知
CompletableFuture.allOf(
    inventoryService.deductStock(orderId),
    notificationService.send(orderId)
).thenRun(() -> log.info("订单处理完成"));

// 4. 统一处理结果
payFuture.thenAccept(result -> {
    if (result.contains("成功")) {
        updateOrder.thenAccept(order -> log.info("订单更新成功"));
    }
}).exceptionally(ex -> {
    log.error("支付失败", ex);
    return null;
});

特点：链式调用、并行任务、异常处理结合，体现 CompletableFuture 的核心优势。