剖析 FutureTask/CompletionService/CompletableFuture 协同构建并发执行框架

1. FutureTask：异步任务的执行载体

FutureTask 是 Java 并发编程中用于包装异步任务的类。它不仅包含了异步任务的计算逻辑，还提供了对异步任务执行状态的控制和查询。FutureTask 的使用方式非常简单，只需创建一个 FutureTask 对象，然后将异步任务的计算逻辑作为参数传递给它的构造函数即可。

在创建了 FutureTask 对象之后，您可以使用它的 get() 方法来获取异步任务的执行结果。如果异步任务尚未执行完成，get() 方法会阻塞当前线程，直到异步任务执行完成并返回结果。如果异步任务执行过程中抛出了异常，get() 方法也会抛出同样的异常。

2. CompletionService：管理一组异步任务的执行

CompletionService 是一个支持管理一组异步任务的执行的类。它提供了一个 submit() 方法，用于提交异步任务，以及一个 take() 方法，用于获取已完成任务的执行结果。CompletionService 的使用方式也非常简单，只需创建一个 CompletionService 对象，然后将 FutureTask 对象作为参数传递给它的 submit() 方法即可。

在提交了 FutureTask 对象之后，您可以使用 CompletionService 的 take() 方法来获取已完成任务的执行结果。take() 方法会阻塞当前线程，直到有任务执行完成，然后返回已完成任务的执行结果。如果所有任务都已执行完成，take() 方法会返回 null。

3. CompletableFuture：构建更灵活的异步编程模型

CompletableFuture 是 Java 8 中引入的新类，它提供了更灵活、更强大的方式来编写异步代码。CompletableFuture 的核心概念是它可以表示一个尚未完成的异步任务，并且可以通过一系列方法来组合和转换它。CompletableFuture 的使用方式非常灵活，可以满足各种不同的异步编程需求。

CompletableFuture 提供了丰富的 API，包括 thenApply()、thenAccept()、thenRun()、whenComplete()、handle() 等，这些方法可以用来组合和转换 CompletableFuture。例如，您可以使用 thenApply() 方法将一个 CompletableFuture 的执行结果作为另一个 CompletableFuture 的输入，从而形成一个新的 CompletableFuture。

4. FutureTask、CompletionService 和 CompletableFuture 的协同关系

FutureTask、CompletionService 和 CompletableFuture 都是 Java 并发编程中的重要工具，它们可以协同工作，帮助您构建更强大、更灵活的异步编程模型。

FutureTask 是异步任务的执行载体，它包含了异步任务的计算逻辑，并提供了对异步任务执行状态的控制和查询。CompletionService 是一个支持管理一组异步任务的执行的类，它提供了一个 submit() 方法，用于提交异步任务，以及一个 take() 方法，用于获取已完成任务的执行结果。CompletableFuture 是一个可以表示尚未完成的异步任务的类，它提供了丰富的 API，可以用来组合和转换它。

在实际使用中，您可以将 FutureTask 与 CompletionService 结合使用，以管理一组异步任务的执行。您可以将每个异步任务包装成一个 FutureTask 对象，然后将 FutureTask 对象提交给 CompletionService。CompletionService 会自动管理这些异步任务的执行，并提供一个 take() 方法，用于获取已完成任务的执行结果。

您也可以将 CompletableFuture 与 FutureTask 结合使用，以构建更灵活的异步编程模型。您可以将 FutureTask 的 get() 方法包装成一个 CompletableFuture，然后使用 CompletableFuture 的 thenApply()、thenAccept()、thenRun() 等方法来组合和转换它。这样，您就可以编写出更具可读性和可维护性的异步代码。

5. 总结

FutureTask、CompletionService 和 CompletableFuture 是 Java 并发编程中的重要工具，它们可以协同工作，帮助您构建更强大、更灵活的异步编程模型。通过理解这些工具的原理和使用方法，您可以编写出更高效、更健壮的并发程序。