CompletableFuture 异步编排-阿里云开发者社区

业务场景

查询商品详情页的逻辑比较复杂，有些数据还需要远程调用，必然需要花费更多的时间。

假如商品详情页的每个查询，需要如下标注的时间才能完成那么，用户需要 5.5s 后才能看到商品详情页的内容。很显然是不能接受的。如果有多个线程同时完成这 6 步操作，也许只需要 1.5s 即可完成响应。

需求产生

Future 是 Java 5 添加的类，用来描述一个异步计算的结果。你可以使用`isDone`方法检查计算是否完成，或者使用`get`阻塞住调用线程，直到计算完成返回结果，你也可以使用`cancel`方法停止任务的执行。

虽然`Future`以及相关使用方法提供了异步执行任务的能力，但是对于结果的获取却是很不方便，只能通过阻塞或者轮询的方式得到任务的结果。阻塞的方式显然和我们的异步编程的初衷相违背，轮询的方式又会耗费无谓的 CPU 资源，而且也不能及时地得到计算结果，为什么不能用观察者设计模式当计算结果完成及时通知监听者呢？

很多语言，比如 Node.js，采用回调的方式实现异步编程。Java 的一些框架，比如 Netty，自己扩展了 Java 的 `Future`接口，提供了`addListener`等多个扩展方法；Google guava 也提供了通用的扩展 Future；Scala 也提供了简单易用且功能强大的 Future/Promise 异步编程模式。

作为正统的 Java 类库，是不是应该做点什么，加强一下自身库的功能呢？

在 Java 8 中, 新增加了一个包含 50 个方法左右的类: CompletableFuture，提供了非常强大的Future 的扩展功能，可以帮助我们简化异步编程的复杂性，提供了函数式编程的能力，可以通过回调的方式处理计算结果，并且提供了转换和组合 CompletableFuture 的方法。

CompletableFuture 类实现了 Future 接口，所以你还是可以像以前一样通过`get`方法阻塞或者轮询的方式获得结果，但是这种方式不推荐使用。

CompletableFuture 和 FutureTask 同属于 Future 接口的实现类，都可以获取线程的执行结果。

创建异步对象

CompletableFuture 提供了四个静态方法来创建一个异步操作。

1、runXxxx 都是没有返回结果的，supplyXxx 都是可以获取返回结果的

2、可以传入自定义的线程池，否则就用默认的线程池；

public static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);

1.         CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
2.             System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getId());
3. int i = 10 / 2;
4.             System.out.println("运行结果:" + i);
5.         }, executor);

1.         CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
2.             System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getId());
3. int i = 10 / 2;
4.             System.out.println("运行结果:" + i);
5. return i;
6.         }, executor);
7. Integer integer = future.get();

计算完成时回调方法

whenComplete 可以处理正常和异常的计算结果，exceptionally 处理异常情况。

whenComplete 和 whenCompleteAsync 的区别：

whenComplete：是执行当前任务的线程执行继续执行 whenComplete 的任务。

whenCompleteAsync：是执行把 whenCompleteAsync 这个任务继续提交给线程池来进行执行。

方法不以 Async 结尾，意味着 Action 使用相同的线程执行，而 Async 可能会使用其他线程执行（如果是使用相同的线程池，也可能会被同一个线程选中执行）

1.         CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
2.             System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getId());
3. int i = 10 / 2;
4.             System.out.println("运行结果:" + i);
5. return i;
6.         }, executor).whenComplete((res,exception)->{
7. //虽然能得到异常信息，但不能修改返回结果
8.             System.out.println("异步任务完成...结果是"+res+";异常是:"+exception);
9.         }).exceptionally(throwable -> {
10. //可以感知异常，同时返回结果
11. return  10;
12.         });

handle 方法

和 complete 一样，可对结果做最后的处理（可处理异常），可改变返回值。

1.         CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
2.             System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getId());
3. int i = 10 / 2;
4.             System.out.println("运行结果:" + i);
5. return i;
6.         }).handle((res,thr)->{
7. if(res!=null){
8. return  res*2;
9.             }else {
10. return  0;
11.             }
12.         });

线程串行化方法

带有 Async 默认是异步执行的。同之前。

thenApply 方法：当一个线程依赖另一个线程时，获取上一个任务返回的结果，并返回当前任务的返回值。

1. 
2.         CompletableFuture<String> f2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
3.             System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getId());
4. int i = 10 / 2;
5.             System.out.println("运行结果:" + i);
6. return i;
7.         }, executor).thenApplyAsync((res) -> {
8. return res + "hello";
9.         }, executor);
10. String s = f2.get();

/**
* thenApplyAsync:能接收上一步的结果，有返回值
* .thenApplyAsync((res) -> {
* return res + "hello";
* }, executor);
*/

thenAccept 方法：消费处理结果。接收任务的处理结果，并消费处理，无返回结果。

1. 
2.         CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
3.             System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getId());
4. int i = 10 / 2;
5.             System.out.println("运行结果:" + i);
6. return i;
7.         },executor).thenAcceptAsync((res)->{
8.             System.out.println("任务2开始启动");
9.             System.out.println(res);
10.         });

/**
* thenAcceptAsync:能接收上一步的结果，但是无返回值
* thenAcceptAsync((res)->{
* System.out.println("任务2开始启动");
* System.out.println(res);
* })
*/

thenRun 方法：只要上面的任务执行完成，就开始执行 thenRun，只是处理完任务后，执行thenRun 的后续操作

1. 
2.         CompletableFuture<Void> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
3.             System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getId());
4. int i = 10 / 2;
5.             System.out.println("运行结果:" + i);
6. return i;
7.         },executor).thenRunAsync(()->{
8.             System.out.println("任务2开始执行了...");
9.         });

/**
* thenRun:不能获取到上一步的执行结果 ,无返回值
* .thenRunAsync(()->{
* System.out.println("任务2开始执行了...");
* });
*/

以上都要前置任务成功完成。

Function<? super T,? extends U>

T：上一个任务返回结果的类型

U：当前任务的返回值类型

两任务组合 - 都要完成

两个任务必须都完成，触发该任务。

thenCombine：组合两个 future，获取两个 future 的返回结果，并返回当前任务的返回值

thenAcceptBoth：组合两个 future，获取两个 future 任务的返回结果，然后处理任务，没有返回值。

runAfterBoth：组合两个 future，不需要获取 future 的结果，只需两个 future 处理完任务后，处理该任务。

1.         CompletableFuture<String> f1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
2.             System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getId());
3. int i = 10 / 2;
4.             System.out.println("运行结果:" + i);
5. return i+"task01";
6.         }, executor);
7. 
8.        CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
9.             System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getId());
10. int i = 10 / 2;
11.             System.out.println("运行结果:" + i);
12. return i+"task02";
13.         }, executor).runAfterBoth(f1,()->{
14.             System.out.println("123");
15.         });

两任务组合 - 一个完成

当两个任务中，任意一个 future 任务完成的时候，执行任务。

applyToEither：两个任务有一个执行完成，获取它的返回值，处理任务并有新的返回值。

acceptEither：两个任务有一个执行完成，获取它的返回值，处理任务，没有新的返回值。

runAfterEither：两个任务有一个执行完成，不需要获取 future 的结果，处理任务，也没有返回值。

1.         CompletableFuture<String> f1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
2.             System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getId());
3. int i = 10 / 2;
4.             System.out.println("运行结果:" + i);
5. return i+"task01";
6.         }, executor);
7. 
8.        CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
9.             System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getId());
10. int i = 10 / 2;
11.             System.out.println("运行结果:" + i);
12. return i+"task02";
13.         }, executor).runAfterEither(f1,()->{
14.            System.out.println("123");
15.        });

多任务组合

allOf：等待所有任务完成

anyOf：只要有一个任务完成

1.         CompletableFuture<String> f1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
2.             System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getId());
3. int i = 10 / 2;
4.             System.out.println("运行结果:" + i);
5. return i+"task01";
6.         }, executor);
7. 
8.         CompletableFuture<Void> f2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
9.             System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getId());
10. int i = 10 / 2;
11.             System.out.println("运行结果:" + i);
12. return i + "task02";
13.         }, executor).runAfterEither(f1, () -> {
14.             System.out.println("123");
15.         });
16.         CompletableFuture.allOf(f1,f2);

CompletableFuture 异步编排