内容概要
CompletableFuture类使得并发任务的处理变得简单而高效，通过简洁的API，开发者能轻松创建、组合和链式调用异步操作，无需关心底层线程管理，这不仅提升了程序的响应速度，还优化了资源利用率，让复杂的并发逻辑变得易于掌控。
核心概念
CompletableFuture 是一个非常强大的并发工具类，它实现了 Future 和 CompletionStage 接口，用于表示某个异步计算的结果，与传统的 Future 不同，CompletableFuture 提供了函数式编程的方法，可以更容易地组织异步代码，处理回调和组合多个异步操作。
假设，有一个电商网站，用户浏览产品详情页时，需要展示产品的基本信息、价格、库存、用户评价等多个方面的数据，这些数据可能来自不同的数据源或服务，比如：
- 产品基本信息可能来自一个主数据库。
- 价格和库存 可能需要实时从另一个库存服务获取。
- 用户评价可能存储在另一个专门用于用户反馈的系统中。
为了提升用户体验，希望这些数据的获取能够并行进行，而不是一个接一个地串行获取，这就是 CompletableFuture 的经典场景。
CompletableFuture 类在主要用来解决异步编程和并发执行的问题，在传统的同步编程模型中，代码的执行通常是阻塞的，即一行代码执行完成后，下一行代码才能开始执行，这种模型在处理耗时操作时，如 I/O 操作、数据库访问或网络请求，会导致线程长时间闲置，等待操作完成，从而降低系统的吞吐量和响应能力。
因此，CompletableFuture 类提供了一种非阻塞的、基于回调的编程方式，可以在等待某个长时间运行的任务完成时，同时执行其他任务，这样，就可以更充分地利用系统资源，提高程序的并发性和响应速度。
使用CompletableFuture通常用于解决以下类似场景的问题：
- 发起异步请求：当用户请求一个产品详情页时，后端服务可以同时发起对三个数据源的异步请求，这可以通过创建三个
CompletableFuture实例来实现，每个实例负责一个数据源的请求。 - 处理异步结果：一旦这些异步请求发出，它们就可以独立地执行，主线程可以继续处理其他任务，当某个
CompletableFuture完成时，它会包含一个结果（或者是执行过程中的异常）。 - 组合异步结果：使用
CompletableFuture的组合方法（如thenCombine、thenAcceptBoth或allOf），可以等待所有异步操作完成，并将它们的结果组合在一起，比如，可以等待产品基本信息、价格和库存以及用户评价都返回后，再将这些数据整合到一个响应对象中，返回给前端。 - 异常处理：如果在获取某个数据源时发生异常，
CompletableFuture允许以异步的方式处理这些异常，比如通过exceptionally方法提供一个默认的备选结果或执行一些清理操作。 - 最终响应：一旦所有数据源的数据都成功获取并组合在一起，或者某个数据源发生异常并得到了妥善处理，服务就可以将最终的产品详情页响应发送给前端用户。
使用CompletableFuture 可以高效的并发数据获取，提升系统的响应速度和整体性能。
代码案例
当然，以下是一个简单的Java代码示例，演示了如何使用CompletableFuture类来异步执行任务，并在任务完成后获取结果，这个示例模拟了一个client调用，异步地获取两个不同数据源的数据，并在它们都完成后组合这两个结果，如下代码案例：
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
public class CompletableFutureDemo {
// 模拟从某个数据源获取数据的耗时操作
private static String fetchDataFromSourceA() {
simulateSlowService();
return "Data from Source A";
}
// 模拟从另一个数据源获取数据的耗时操作
private static String fetchDataFromSourceB() {
simulateSlowService();
return "Data from Source B";
}
// 模拟耗时操作的方法（例如网络延迟）
private static void simulateSlowService() {
try {
Thread.sleep(2000); // 模拟耗时2秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 客户端调用示例
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
// 创建两个异步任务
CompletableFuture<String> futureA = CompletableFuture.supplyAsync(CompletableFutureDemo::fetchDataFromSourceA);
CompletableFuture<String> futureB = CompletableFuture.supplyAsync(CompletableFutureDemo::fetchDataFromSourceB);
// 当两个任务都完成时，组合它们的结果
CompletableFuture<String> combinedFuture = futureA.thenCombine(futureB, (resultA, resultB) -> {
return resultA + " and " + resultB;
});
// 等待组合任务完成并获取结果
String combinedResult = combinedFuture.get();
// 输出结果
System.out.println("Combined result: " + combinedResult);
}
}
在上面代码中：
fetchDataFromSourceA 和 fetchDataFromSourceB 方法模拟了从两个不同的数据源获取数据的耗时操作，simulateSlowService 方法通过让当前线程休眠2秒来模拟一个耗时操作，在 main 方法中，使用 CompletableFuture.supplyAsync 方法创建了两个异步任务，分别对应两个数据源的数据获取，使用 thenCombine 方法将这两个异步任务的结果组合在一起，当两个任务都完成时，会调用提供的 lambda 表达式来合并结果，combinedFuture.get() 方法会阻塞当前线程，直到组合任务完成并返回结果。
核心API
CompletableFuture 列用于表示某个异步计算的结果，它提供了函数式编程的方法来处理异步计算，允许以非阻塞的方式编写并发代码，并且可以链接多个异步操作，以下是一些常用方法的含义：
1、静态工厂方法
CompletableFuture.supplyAsync(Supplier<? extends U> supplier): 异步执行给定的Supplier，并返回一个表示结果的新CompletableFuture。CompletableFuture.supplyAsync(Supplier<? extends U> supplier, Executor executor): 使用指定的执行器异步执行给定的Supplier。CompletableFuture.runAsync(Runnable runnable): 异步执行给定的Runnable，并返回一个表示其完成的新CompletableFuture。CompletableFuture.runAsync(Runnable runnable, Executor executor): 使用指定的执行器异步执行给定的Runnable。
2、完成时的处理
thenApply(Function<? super T,? extends U> fn): 当此CompletableFuture完成时，对其结果应用给定的函数。thenAccept(Consumer<? super T> action): 当此CompletableFuture完成时，执行给定的操作。thenRun(Runnable action): 当此CompletableFuture完成时，执行给定的无参数操作。
3、异常处理
exceptionally(Function<Throwable,? extends T> fn): 当此CompletableFuture异常完成时，对其异常应用给定的函数。
4、组合多个 CompletableFuture
thenCombine(CompletableFuture<? extends U> other, BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn): 当此CompletableFuture和另一个都完成时，使用给定的函数组合它们的结果。thenAcceptBoth(CompletableFuture<? extends U> other, BiConsumer<? super T,? super U> action): 当此CompletableFuture和另一个都完成时，对它们的结果执行给定的操作。runAfterBoth(CompletableFuture<?> other, Runnable action): 当此CompletableFuture和另一个都完成时，执行给定的操作。applyToEither(CompletableFuture<? extends T> other, Function<? super T, U> fn): 当此CompletableFuture或另一个完成时（哪个先完成），对其结果应用给定的函数。acceptEither(CompletableFuture<? extends T> other, Consumer<? super T> action): 当此CompletableFuture或另一个完成时（哪个先完成），对其结果执行给定的操作。runAfterEither(CompletableFuture<?> other, Runnable action): 当此CompletableFuture或另一个完成时（哪个先完成），执行给定的操作。
5、等待和获取结果
get(): 等待计算完成，然后获取其结果。get(long timeout, TimeUnit unit): 等待计算在给定的时间内完成，并获取其结果。join(): 类似于get()，但是会在计算未完成时抛出未检查的异常。complete(T value): 如果尚未完成，则设置此CompletableFuture的结果。completeExceptionally(Throwable ex): 如果尚未完成，则使此CompletableFuture异常完成。
6、取消
cancel(boolean mayInterruptIfRunning): 尝试取消此CompletableFuture。isCancelled(): 如果此CompletableFuture被取消，则返回true。
7、查询
isDone(): 如果此CompletableFuture完成（无论是正常完成还是异常完成），则返回true。
核心总结
CompletableFuture类为异步编程提供了强大的支持，使得并发处理变得更加直观和高效，它能够轻松创建、组合和管理异步任务，提升程序的响应性和吞吐量，但是如果遇到错误处理相对复杂，可能需要额外的代码来确保异常被正确处理。对于复杂的异步逻辑，可以尝试将其拆分成小的、易于管理的部分，每个部分使用CompletableFuture来处理，同时，要注意异常处理和资源管理，避免潜在的内存泄漏和程序崩溃。
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