Java异步处理CompletableFuture

本文详细介绍了Java中CompletableFuture的使用,包括无返回值和有返回值的异步处理,非阻塞获取结果,串行与并行执行任务,以及异常处理。CompletableFuture简化了多线程间的通信和线程安全问题,提供链式调用和lambda表达式的便捷语法。

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Java异步处理CompletableFuture

异步处理简单来说就是另起一个线程处理,使程序不至于阻塞到某一步,导致后续代码无法执行。

异步处理的方法有很多,懒的话直接new Thread(() -> {}).start();,也不是不行。但是这样会让自己显得很low,不能向别人装13。再进一步,其实可以用线程池来管理,但是各种线程之间的通信也很麻烦,还要注意线程安全的问题。jdk1.8提供了CompletableFuture类,扩展了Future接口,可以帮助我们简化异步处理。

一个无返回值的异步处理过程:

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

    CompletableFuture.runAsync(() -> {

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread() + "-----" +System.currentTimeMillis());
    });

    System.out.println(Thread.currentThread() + "-----" +System.currentTimeMillis());
    // 保证主线程不早于异步线程结束
    Thread.sleep(10000);
}

打印结果:
Thread[main,5,main]-----1582874573581
Thread[ForkJoinPool.commonPool-worker-3,5,main]-----1582874574584

从结果看,异步方法中的延迟1000ms,并没有影响到主线程的运行。

主线程中的sleep(10000),主要是防止主线程过早结束,因为CompletableFuture默认使用的是ForkJoinPool,此线程池创建的线程为守护线程,如果非守护线程全部结束,其也会自动结束。

上面演示的为没有返回值的异步,下面演示有返回值的异步:

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
   

        CompletableFuture<Long> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
   

            try {
   
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
   
                e.printStackTrace();
            }
            long l = System.currentTimeMillis();
            System.out.println(Thread.currentThread() + "-----" + l);
            // 返回当前时间
            return l;
        });

        try {
   
        	// 获取异步执行结果
            System.out.println(future.get());
        } catch (ExecutionException e) {
   
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println(Thread.currentThread() + "-----" + System.currentTimeMillis());


        Thread.sleep(10000);
}

运行结果:
Thread[ForkJoinPool.commonPool-worker-3,5,main]-----1582875356876
1582875356876
Thread[main,5,main]-----1582875356914

根据结果看,异步方法执行了,future.get()阻塞了,获取到结果后继续执行后续任务。

因为上面说了,CompletableFuture实现了Future接口,当然可以用Future的get方法获取结果,但是我们都知道,Future的get方法是会阻塞的,这对于我们异步执行没什么作用啊。对了,因为CompletableFuture的正确用法不是直接使用get阻塞来获取结果。

下面演示非阻塞获取异步结果:

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
   

        CompletableFuture
<think>好的,我现在需要帮助用户理解如何使用Java中的CompletableFuture实现异步导出。根据用户提供的引用内容,特别是引用[4]提到的使用CompletableFuture处理耗时任务,比如数据表格导出,结合其他引用中的方法,我需要整理出一个清晰的步骤和示例。 首先,用户的需求是导出数据时,可能涉及多个耗时查询,这些查询可以并行执行,然后等待所有结果再进行后续处理。这正好可以用CompletableFuture异步特性来实现。引用[1]和[2]提到thenApply和链式调用,而引用[3]提到了组合多个任务的方法,如allOf和anyOf。引用[4]则具体提到了在导出场景中的应用。 接下来,我需要确定实现步骤。通常,导出流程可能包括:用户触发导出,创建异步任务,并行执行数据查询,组装数据,生成文件,通知用户下载。根据引用[5],可能还需要结合WebSocket通知前端。 然后,考虑代码示例。需要展示如何创建CompletableFuture,使用supplyAsync执行异步任务,使用thenApply处理结果,以及使用allOf等待所有任务完成。例如,用户可能需要查询订单、用户和商品数据,这些可以并行处理,然后合并数据生成Excel。 需要注意异常处理,比如使用exceptionally方法。同时,要展示如何获取所有结果,使用join或get。引用[3]中的acceptEither可能不适用,因为需要所有任务完成,所以应该用allOf。 最后,生成相关问题,帮助用户深入理解,如性能优化、异常处理、与其他工具结合等。</think>### 如何使用Java CompletableFuture实现异步导出 #### 一、实现思路 1. **用户触发导出**:前端发起导出请求,后端创建异步任务 2. **并行执行耗时查询**:使用`CompletableFuture.supplyAsync()`并行执行多个数据查询 3. **同步等待结果**:通过`CompletableFuture.allOf()`等待所有任务完成 4. **数据组装处理**:使用`.thenApply()`进行结果合并与数据处理 5. **文件生成与通知**:生成文件后通过WebSocket通知前端下载[^5] #### 二、完整代码示例 ```java public class ExportService { // 模拟数据查询服务 private OrderService orderService; private UserService userService; private ProductService productService; public CompletableFuture<String> asyncExport(Long taskId) { // 1. 创建异步任务 CompletableFuture<List<Order>> futureOrders = CompletableFuture.supplyAsync( () -> orderService.queryOrders(), Executors.newCachedThreadPool() ).exceptionally(ex -> { System.err.println("订单查询失败: " + ex.getMessage()); return Collections.emptyList(); }); CompletableFuture<List<User>> futureUsers = CompletableFuture.supplyAsync( () -> userService.queryUsers() ); CompletableFuture<List<Product>> futureProducts = CompletableFuture.supplyAsync( () -> productService.queryProducts() ); // 2. 等待所有任务完成并处理结果 return CompletableFuture.allOf(futureOrders, futureUsers, futureProducts) .thenApply(v -> { try { List<Order> orders = futureOrders.get(); List<User> users = futureUsers.get(); List<Product> products = futureProducts.get(); // 3. 数据组装 ExportData exportData = assembleData(orders, users, products); // 4. 生成Excel文件 String filePath = generateExcel(exportData); return filePath; } catch (InterruptedException | ExecutionException e) { throw new RuntimeException("数据组装失败", e); } }); } private String generateExcel(ExportData data) { // 实现Excel生成逻辑 return "/export/files/report_2023.xlsx"; } } ``` #### 三、关键API说明 1. **`supplyAsync()`**:创建异步任务并返回`CompletableFuture` ```java CompletableFuture.supplyAsync(() -> {...}, executor) ``` 2. **`allOf()`**:等待所有任务完成 ```java CompletableFuture.allOf(future1, future2) .thenApply(v -> {...}) ``` 3. **`thenApply()`**:链式处理结果 ```java future.thenApply(data -> transform(data)) ``` 4. **`exceptionally()`**:异常处理 ```java future.exceptionally(ex -> handleError(ex)) ``` #### 四、WebSocket通知集成示例 ```java @Async public void handleExportTask(Long taskId) { CompletableFuture<String> exportFuture = asyncExport(taskId); exportFuture.thenAccept(filePath -> { // 通过WebSocket通知前端 websocketSender.send(taskId, "EXPORT_SUCCESS", filePath); }).exceptionally(ex -> { websocketSender.send(taskId, "EXPORT_FAILED", ex.getMessage()); return null; }); } ``` #### 五、最佳实践建议 1. **线程池配置**:建议使用自定义线程池控制并发量 ```java ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10); ``` 2. **超时控制**:添加超时机制避免长时间阻塞 ```java future.get(30, TimeUnit.SECONDS); ``` 3. **结果缓存**:对已完成的导出任务进行缓存[^4]
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