Java 异步编程的扛把子：CompletableFuture 完全指南

2023-10-02 05:48:15

CompletableFuture：异步编程的超级工具

前言

在现代软件开发中，异步编程已成为一种不可或缺的技术，它允许应用程序在等待耗时操作完成的同时继续执行其他任务。而 CompletableFuture 是 Java 中处理异步任务的强大工具，提供了丰富且易用的 API，可以轻松编写异步代码，提升程序性能和可读性。

CompletableFuture 的前世今生

Future 和 FutureTask 的局限

早期，Java 中使用 Future 和 FutureTask 来处理异步任务。Future 代表异步计算的结果，FutureTask 是 Future 的具体实现。然而，FutureTask 存在一个致命缺陷：它采用阻塞式获取结果的方式，如果任务尚未完成，则 get() 方法会一直阻塞，导致程序卡死。

CompletableFuture 的诞生

为了克服 FutureTask 的局限，Java 8 中引入了 CompletableFuture。CompletableFuture 提供了更加强大的 API，支持非阻塞式结果获取，避免了程序卡死的问题。同时，它还引入了时序依赖关系和任务编排等功能，使异步编程更加灵活。

CompletableFuture 的时序依赖关系

CompletableFuture 支持时序依赖关系，这意味着您可以指定一个任务依赖于另一个任务的结果。想象一下这样的场景：您有一个任务需要获取用户数据，另一个任务需要处理这些数据。使用 CompletableFuture，您可以先提交获取数据的任务，然后将处理数据的任务链接到第一个任务。这样，CompletableFuture 会自动等待第一个任务完成，然后才执行第二个任务，从而避免了编写复杂的同步代码。

CompletableFuture<UserData> userDataFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> getUserData());
CompletableFuture<ProcessedData> processedDataFuture = userDataFuture.thenApply(userData -> processData(userData));

CompletableFuture 的任务编排

CompletableFuture 提供了一系列方法来编排任务，例如 thenApply()、thenAccept() 和 thenRun()。这些方法允许您将多个任务连接起来，形成一个任务链。例如，您可以将一个任务链接到另一个任务，然后将另一个任务链接到前一个任务，形成一个复杂的异步任务流。

CompletableFuture<Void> result = CompletableFuture.supplyAsync(() -> doSomething())
    .thenApply(result -> doSomethingElse(result))
    .thenAccept(finalResult -> doSomethingWithFinalResult(finalResult))
    .thenRun(() -> doFinalCleanup());

CompletableFuture 的结果获取

CompletableFuture 提供了多种方式来获取结果。您可以使用 get() 方法阻塞式获取结果，也可以使用 join() 方法非阻塞式获取结果。如果您不需要显式获取结果，还可以使用 thenApply()、thenAccept() 和 thenRun() 方法来处理结果。

// 阻塞式获取结果
String result = completableFuture.get();

// 非阻塞式获取结果
completableFuture.join();

// 处理结果
completableFuture.thenApply(result -> doSomethingWithResult(result));