点亮异步编程：探秘 Java 21 中的 CompletableFuture 与虚拟线程

后端

2023-05-07 10:51:19

异步编程新篇章：CompletableFuture 与虚拟线程

简介

在当今快节奏的数字世界中，应用程序的性能和响应速度至关重要。Java 21 的发布带来了两项令人兴奋的新特性：CompletableFuture 和虚拟线程，它们共同掀起了一场异步编程的革命，让开发者能够轻松构建高并发、高性能的应用程序。

CompletableFuture：拥抱异步编程的新范式

CompletableFuture 是 Java 8 中引入的一个类，它代表了一个异步操作的结果。它提供了一系列强大的方法来组合和转换异步任务，极大地简化了异步编程的复杂性。

虚拟线程：轻量级、高效的并发编程模型

虚拟线程是 Java 21 中引入的一个新概念。它是一种轻量级的执行环境，可以在应用程序中创建和管理线程，而无需创建实际的操作系统线程。这使得虚拟线程比传统线程更加高效，也更加易于管理。

CompletableFuture 与虚拟线程：殊途同归的并发编程利器

CompletableFuture 和虚拟线程虽然采用了不同的实现方式，但它们殊途同归，都旨在简化 Java 中的异步编程，提升应用程序的并发性和性能。

虚拟线程的优势

轻量级： 虚拟线程的创建和销毁开销极低，使其非常适合处理大量并发任务。
高效： 虚拟线程可以在用户态中运行，无需经过内核的调度，因此具有更高的执行效率。
易于管理： 虚拟线程的生命周期由应用程序完全控制，无需担心操作系统线程的调度和管理。

CompletableFuture 的优势

强大的组合和转换能力： CompletableFuture 提供了丰富的组合和转换操作符，可以轻松地将多个异步任务组合成更复杂的异步操作。
支持多种异步操作： CompletableFuture 不仅可以处理传统的 IO 操作，还支持各种其他异步操作，如定时任务、并行任务等。
可取消和超时控制： CompletableFuture 支持取消和超时控制，可以灵活地控制异步任务的执行。

如何选择 CompletableFuture 或虚拟线程

CompletableFuture 和虚拟线程各有优劣，在选择时需要根据应用程序的具体需求来权衡。

如果需要处理大量并发任务，并且对性能要求很高，则虚拟线程是一个更好的选择。
如果需要处理各种类型的异步操作，并且需要对任务进行组合和转换，则 CompletableFuture 是一个更好的选择。

示例：利用 CompletableFuture 和虚拟线程构建高并发应用程序

以下示例展示了如何使用 CompletableFuture 和虚拟线程来构建一个高并发应用程序：

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.VirtualThread;

public class CompletableFutureAndVirtualThreadDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个虚拟线程池
        VirtualThread.setPoolSize(Runtime.getRuntime().availableProcessors());

        // 创建一个 CompletableFuture
        CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            // 在虚拟线程中执行异步任务
            return calculateSomething();
        }, VirtualThread.of("my-virtual-thread"));

        // 等待异步任务完成并获取结果
        int result = future.get();

        // 打印结果
        System.out.println("Result: " + result);
    }

    private static int calculateSomething() {
        // 模拟一个耗时的计算任务
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return 42;
    }
}