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简述CompletableFuture异步任务编排（上）

2022-12-17 369
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简介： 简述CompletableFuture异步任务编排

前言

在之前的项目开发中，都没怎么使用过CompletableFuture的功能，只听说过和异步编程有关。为了能够在将来有需要的时候用得上，这两天花了点时间学习了一下，并简单地总结一下如何使用CompletableFuture完成异步任务编排。

先创建一个自定义的线程池，后续所有代码都会使用到：

private static final ThreadPoolExecutor THREAD_POOL_EXECUTOR = new ThreadPoolExecutor(3, 5, 30, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(10), new ThreadFactory() {
    private final AtomicInteger THREAD_NUM = new AtomicInteger(1);
    @Override
    public Thread newThread(Runnable r) {
      Thread t = new Thread(r);
//      设置为守护线程，main线程结束就跟着一起结束，否则main函数结束jvm还在
      t.setDaemon(true);
      t.setName("completable-future-test-Thread-" + THREAD_NUM.incrementAndGet());
      return t;
    }
  }, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
复制代码

同步串行

image.png

同步串行代表任务1、任务2、任务3按时间先后顺序执行，并且都是同一个线程来执行。

示例代码如下：

CompletableFuture
        .supplyAsync(
            () -> {
              Thread currentThread = Thread.currentThread();
              String ThreadName = currentThread.getName();
              String taskName = "task1";
              System.out.println(ThreadName + "开始执行任务：" + taskName);
              System.out.println("正在执行任务" + taskName);
              System.out.println(taskName + "执行结束");
              return taskName;
            }, THREAD_POOL_EXECUTOR)
        .thenApply(
            (task1Result) -> {
              Thread currentThread = Thread.currentThread();
              String ThreadName = currentThread.getName();
              String taskName = "task2";
              System.out.println(ThreadName + "开始执行任务：" + taskName);
              System.out.println("正在执行任务" + taskName);
              System.out.println("拿到上一个任务的返回值：" + task1Result);
              System.out.println(taskName + "执行结束");
              return taskName;
            })
        .thenAccept(
             (task2Result) -> {
             Thread currentThread = Thread.currentThread();
             String ThreadName = currentThread.getName();
             String taskName = "task3";
             System.out.println(ThreadName + "开始执行任务：" + taskName);
             System.out.println("正在执行任务" + taskName);
             System.out.println("拿到上一个任务的返回值：" + task2Result);
             System.out.println(taskName + "执行结束");
           });
复制代码

执行结果：

completable-future-test-Thread-2开始执行任务：task1
正在执行任务task1
task1执行结束
completable-future-test-Thread-2开始执行任务：task2
正在执行任务task2
拿到上一个任务的返回值：task1
task2执行结束
completable-future-test-Thread-2开始执行任务：task3
正在执行任务task3
拿到上一个任务的返回值：task2
task3执行结束
复制代码

1.入口函数supplyAsync()代表一个异步的有返回值的函数，之所以异步，是与主线程区别，从线程池中的拿一个线程来执行。

2.thenApply()和thenAccept()没有Async，意味着是和前面的任务共用一个线程，从执行结果上我们也可以看到线程名称相同。

3.thenApply()需要接收上一个任务的返回值，并且自己也要有返回值。

4.thenAccept()需要接收上一个任务的返回值，但是它不需要返回值。

异步串行

image.png


异步串行代表任务1、任务2、任务3按时间先后顺序执行，并由不同的线程来执行。

示例代码如下：

CompletableFuture
        // 有返回值
        .supplyAsync(
            () -> {
              Thread currentThread = Thread.currentThread();
              String ThreadName = currentThread.getName();
              String taskName = "task1";
              System.out.println(ThreadName + "开始执行任务：" + taskName);
              System.out.println("正在执行任务" + taskName);
              System.out.println(taskName + "执行结束");
              return taskName;
            }, THREAD_POOL_EXECUTOR)
        // 需要上一个任务的返回值，并且自身有返回值
        .thenApplyAsync(
            (task1Result) -> {
              Thread currentThread = Thread.currentThread();
              String ThreadName = currentThread.getName();
              String taskName = "task2";
              System.out.println(ThreadName + "开始执行任务：" + taskName);
              System.out.println("正在执行任务" + taskName);
              System.out.println("拿到上一个任务的返回值：" + task1Result);
              System.out.println(taskName + "执行结束");
              return taskName;
            }, THREAD_POOL_EXECUTOR)
        // 不需要上一个任务的返回值，自身也没有返回值
        .thenRunAsync(
            () -> {
              Thread currentThread = Thread.currentThread();
              String ThreadName = currentThread.getName();
              String taskName = "task3";
              System.out.println(ThreadName + "开始执行任务：" + taskName);
              System.out.println("正在执行任务" + taskName);
              System.out.println("thenRunAsync()不需要上一个任务的返回值");
              System.out.println(taskName + "执行结束");
            }, THREAD_POOL_EXECUTOR);
复制代码

执行结果如下：

completable-future-test-Thread-2开始执行任务：task1
正在执行任务task1
task1执行结束
completable-future-test-Thread-3开始执行任务：task2
正在执行任务task2
拿到上一个任务的返回值：task1
task2执行结束
completable-future-test-Thread-4开始执行任务：task3
正在执行任务task3
thenRunAsync()不需要上一个任务的返回值
task3执行结束
复制代码

1.入口函数依然是supplyAsync()，需要传入一个有返回值的函数作为参数；如果想要没有返回值的函数传进来的话，可以使用CompletableFuture.runAsync();

2.thenApplyAsync()和thenRunAsync()分别表示里面的任务都是异步执行的，和执行前面的任务不是同一个线程；

3.thenRunAsync()需要传入一个既不需要参数，也没有返回值的任务；

并行任务

image.png

并行代表任务1、任务2、任务3没有依赖关系，分别由不同的线程执行；

示例代码如下：

CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture
        .supplyAsync(
            () -> {
              Thread currentThread = Thread.currentThread();
              String ThreadName = currentThread.getName();
              String taskName = "task1";
              System.out.println(ThreadName + "开始执行任务：" + taskName);
              System.out.println("正在执行任务" + taskName);
              System.out.println(taskName + "执行结束");
              return taskName;
            }, THREAD_POOL_EXECUTOR);
    CompletableFuture<Void> future2 = CompletableFuture
        .runAsync(
            () -> {
              Thread currentThread = Thread.currentThread();
              String ThreadName = currentThread.getName();
              String taskName = "task2";
              System.out.println(ThreadName + "开始执行任务：" + taskName);
              System.out.println("正在执行任务" + taskName);
              System.out.println(taskName + "执行结束");
            }, THREAD_POOL_EXECUTOR);
    CompletableFuture<String> future3 = CompletableFuture
        .supplyAsync(
            () -> {
              Thread currentThread = Thread.currentThread();
              String ThreadName = currentThread.getName();
              String taskName = "task3";
              System.out.println(ThreadName + "开始执行任务：" + taskName);
              System.out.println("正在执行任务" + taskName);
              System.out.println(taskName + "执行结束");
              return taskName;
            }, THREAD_POOL_EXECUTOR);
复制代码

执行结果如下：

completable-future-test-Thread-4开始执行任务：task3
completable-future-test-Thread-2开始执行任务：task1
completable-future-test-Thread-3开始执行任务：task2
正在执行任务task3
task3执行结束
正在执行任务task2
正在执行任务task1
task2执行结束
task1执行结束
复制代码

一看执行结果，明显是乱序的，并且三个任务分别由三个线程执行，符合咱们的预期；注意异步的方法后面都是带有Async关键字的；

多任务结果合并计算

  • 两个任务结果的合并

image.png


任务3的执行依赖于任务1、任务2的返回值，并且任务1和任务3由同一个线程执行，任务2单独一个线程执行；

示例代码如下：

CompletableFuture
        // 任务1
        .supplyAsync(
            () -> {
              Thread currentThread = Thread.currentThread();
              String ThreadName = currentThread.getName();
              String taskName = "task1";
              System.out.println(ThreadName + "开始执行任务：" + taskName);
              System.out.println("正在执行任务" + taskName);
              System.out.println(taskName + "执行结束");
              return taskName;
            }, THREAD_POOL_EXECUTOR)
        .thenCombine(
            CompletableFuture
                // 任务2
                .supplyAsync(
                    () -> {
                      Thread currentThread = Thread.currentThread();
                      String ThreadName = currentThread.getName();
                      String taskName = "task2";
                      System.out.println(ThreadName + "开始执行任务：" + taskName);
                      System.out.println("正在执行任务" + taskName);
                      System.out.println(taskName + "执行结束");
                      return taskName;
                    }, THREAD_POOL_EXECUTOR),
            // 任务3
            (task1Result, task2Result) -> {
              Thread currentThread = Thread.currentThread();
              String ThreadName = currentThread.getName();
              String taskName = "task3";
              System.out.println(ThreadName + "开始执行任务：" + taskName);
              System.out.println("task1结果：" + task1Result + "\ttask2结果：" + task2Result);
              System.out.println("正在执行任务" + taskName);
              System.out.println(taskName + "执行结束");
              return taskName;
            });
复制代码

执行结果如下：

completable-future-test-Thread-3开始执行任务：task2
completable-future-test-Thread-2开始执行任务：task1
正在执行任务task1
正在执行任务task2
task2执行结束
task1执行结束
completable-future-test-Thread-2开始执行任务：task3
task1结果：task1 task2结果：task2
正在执行任务task3
task3执行结束
复制代码

CompletableFuture提供了thenCombine()来合并另一个CompletableFuture的执行结果，所以thenCombine()需要两个参数，第一个参数是另一个CompletableFuture，第二个参数会收集前两个任务的返回值，类似下面这样：

(result1,result2)->{
  // 执行业务逻辑
  return result3;
}


image.png


如果小伙伴们想要实现任务3也是单独的线程执行的话，可以使用thenCombineAsync()这个方法。代码如下：

CompletableFuture
        // 任务1
        .supplyAsync(
            () -> {
              Thread currentThread = Thread.currentThread();
              String ThreadName = currentThread.getName();
              String taskName = "task1";
              System.out.println(ThreadName + "开始执行任务：" + taskName);
              System.out.println("正在执行任务" + taskName);
              System.out.println(taskName + "执行结束");
              return taskName;
            }, THREAD_POOL_EXECUTOR)
        .thenCombineAsync(
            CompletableFuture
                // 任务2
                .supplyAsync(
                    () -> {
                      Thread currentThread = Thread.currentThread();
                      String ThreadName = currentThread.getName();
                      String taskName = "task2";
                      System.out.println(ThreadName + "开始执行任务：" + taskName);
                      System.out.println("正在执行任务" + taskName);
                      System.out.println(taskName + "执行结束");
                      return 2;
                    }, THREAD_POOL_EXECUTOR),
            // 任务3
            (task1Result, task2Result) -> {
              Thread currentThread = Thread.currentThread();
              String ThreadName = currentThread.getName();
              String taskName = "task3";
              System.out.println(ThreadName + "开始执行任务：" + taskName);
              System.out.println("task1结果：" + task1Result + "\ttask2结果：" + task2Result);
              System.out.println("正在执行任务" + taskName);
              System.out.println(taskName + "执行结束");
              return 2L;
            }, THREAD_POOL_EXECUTOR);
复制代码

如果任务3中不需要返回结果，可以使用thenAcceptBoth()或thenAcceptBothAsync()，使用方式与thenCombineAsync()类似；


文章标签：
Java
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