CompletableFuture异步任务编排，带你玩转并发编程

后端

2023-02-24 09:04:45

CompletableFuture：告别繁琐的线程管理，拥抱异步编程新时代

在软件开发中，我们经常需要同时处理多个任务。传统上，使用线程来实现这种并行性，但这种方法往往需要复杂的线程管理和同步机制，这使得编写代码变得困难且容易出错。

CompletableFuture 的出现为 Java 开发人员提供了一种更简单、更优雅的方式来实现异步编程。它允许你轻松地执行复杂任务并行执行和组合，而无需处理线程管理的繁琐细节。

CompletableFuture 简介

CompletableFuture 是一个代表异步任务执行结果的类，该结果可以是成功或失败。它提供了丰富的 API 来处理任务完成、异常和组合，使你可以轻松地协调复杂的任务编排。

CompletableFuture 用法

使用 CompletableFuture 非常简单：

创建 CompletableFuture 对象： 可以使用 CompletableFuture.runAsync() 或 CompletableFuture.supplyAsync() 方法创建 CompletableFuture 对象。前者用于执行不返回结果的任务，而后者用于执行返回结果的任务。
执行任务： 可以使用 CompletableFuture 的静态方法或实例方法（例如 thenAccept()、thenApply() 和 thenCompose()）来异步执行任务。
处理结果： 可以使用 CompletableFuture 的 thenAccept()、thenApply() 和 thenCompose() 方法处理任务完成时的结果。handle() 和 exceptionally() 方法可用于在任务成功或失败时处理结果。

CompletableFuture 的常见方法

CompletableFuture 提供了丰富的 API 来处理任务完成、异常和组合，其中最常用的方法包括：

thenAccept()： 当任务完成时，对任务的结果执行指定的动作，但不返回任何值。
thenApply()： 当任务完成时，对任务的结果执行指定的函数，并返回函数的返回值。
thenCompose()： 当任务完成时，将任务的结果作为参数传递给另一个 CompletableFuture，并返回这个 CompletableFuture。
handle()： 无论任务是成功完成还是以异常终止，都会执行指定的函数，并返回函数的返回值。
exceptionally()： 当任务以异常终止时，执行指定的函数，并返回函数的返回值。

实战应用

并行执行多个任务

CompletableFuture 可以轻松地实现多个任务的并行执行。例如，以下代码并行执行三个任务，并等待所有任务都完成后再继续执行：

CompletableFuture<Void> task1 = CompletableFuture.runAsync(() -> {
    // 执行任务 1
});
CompletableFuture<Integer> task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 执行任务 2，并返回结果
});
CompletableFuture<String> task3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 执行任务 3，并返回结果
});

CompletableFuture<Void> allTasks = CompletableFuture.allOf(task1, task2, task3);
allTasks.join(); // 等待所有任务都完成后再继续执行

组合多个任务

CompletableFuture 还允许你轻松地组合多个任务。例如，以下代码先执行任务 1，然后将任务 1 的结果作为参数传递给任务 2，最后将任务 2 的结果作为参数传递给任务 3：

CompletableFuture<Integer> task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 执行任务 1，并返回结果
});
CompletableFuture<String> task2 = task1.thenApply(result -> {
    // 执行任务 2，并使用任务 1 的结果作为参数
    return result + " - 任务 2";
});
CompletableFuture<Void> task3 = task2.thenAccept(result -> {
    // 执行任务 3，并使用任务 2 的结果作为参数
    System.out.println(result); // 打印任务 3 的结果
});

处理任务异常

CompletableFuture 可以通过使用 exceptionally() 方法来轻松处理任务异常。例如，以下代码先执行任务 1，如果任务 1 以异常终止，则执行任务 2，否则执行任务 3：

CompletableFuture<Integer> task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 执行任务 1，并返回结果
});
CompletableFuture<String> task2 = task1.exceptionally(throwable -> {
    // 执行任务 2，并使用任务 1 的异常作为参数
    return throwable.getMessage();
});
CompletableFuture<Void> task3 = task1.thenAccept(result -> {
    // 执行任务 3，并使用任务 1 的结果作为参数
    System.out.println(result); // 打印任务 3 的结果
});

总结

CompletableFuture 为 Java 开发人员提供了一种简单且高效的方式来实现异步编程。它简化了任务并行执行和组合，并消除了传统线程管理方法相关的复杂性。拥抱 CompletableFuture，释放异步编程的强大功能，构建高性能和可扩展的应用程序。

常见问题解答

CompletableFuture 和 Future 有什么区别？
CompletableFuture 是 Future 的一个增强版本，它提供了更丰富的 API 来处理任务完成、异常和组合。
什么时候应该使用 CompletableFuture？
当需要在异步环境中执行并行任务或组合任务时，应该使用 CompletableFuture。
CompletableFuture 如何处理线程管理？
CompletableFuture 底层使用线程池来管理任务执行，这简化了线程管理，减少了开发人员的负担。
CompletableFuture 是线程安全的吗？
CompletableFuture 本身是线程安全的，但它执行的任务可能不是。
CompletableFuture 有什么局限性？
CompletableFuture 不支持取消正在执行的任务。