Java中CompletableFuture的作用是什么

這篇文章給大家介紹Java中CompletableFuture的作用是什么，內(nèi)容非常詳細(xì)，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

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創(chuàng)建CompletableFuture對象。

以下四個靜態(tài)方法用來為一段異步執(zhí)行的代碼創(chuàng)建CompletableFuture對象：

public static CompletableFuture<Void>              runAsync(Runnable runnable)  public static CompletableFuture<Void>              runAsync(Runnable runnable, Executor executor)  public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier)  public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier, Executor executor)

runAsync方法也好理解，它以Runnable函數(shù)式接口類型為參數(shù)，所以CompletableFuture的計(jì)算結(jié)果為空。以Async結(jié)尾會使用其它的線程去執(zhí)行，沒有指定Executor的方法會使用ForkJoinPool.commonPool()作為它的線程池執(zhí)行異步代碼。

supplyAsync方法以Supplier<U>函數(shù)式接口類型為參數(shù)，CompletableFuture的計(jì)算結(jié)果類型為U。

因?yàn)榉椒ǖ膮?shù)類型都是函數(shù)式接口，所以可以使用lambda表達(dá)式實(shí)現(xiàn)異步任務(wù)，比如：

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {      //長時間的計(jì)算任務(wù)      return "hello world";  });

計(jì)算結(jié)果完成時的處理

當(dāng)CompletableFuture的計(jì)算結(jié)果完成，或者拋出異常的時候，我們可以執(zhí)行特定的Action。主要是下面的方法：

public CompletableFuture<T>  whenComplete(BiConsumer<? super T,? super Throwable> action)  public CompletableFuture<T>  whenCompleteAsync(BiConsumer<? super T,? super Throwable> action)  public CompletableFuture<T>  whenCompleteAsync(BiConsumer<? super T,? super Throwable> action, Executor executor)  public CompletableFuture<T>  exceptionally(Function<Throwable,? extends T> fn)

可以看到Action的類型是BiConsumer<? super T,? super Throwable>，它可以處理正常的計(jì)算結(jié)果，或者異常情況。

注意這幾個方法都會返回CompletableFuture，當(dāng)Action執(zhí)行完畢后它的結(jié)果返回原始的CompletableFuture的計(jì)算結(jié)果或者返回異常。

public class Main {      private static Random rand = new Random();      private static long t = System.currentTimeMillis();      static int getMoreData() {          System.out.println("begin to start compute");          try {              Thread.sleep(10000);          } catch (InterruptedException e) {              throw new RuntimeException(e);          }          System.out.println("end to start compute. passed " + (System.currentTimeMillis() - t)/1000 + " seconds");          return rand.nextInt(1000);      }      public static void main(String[] args) throws Exception {          CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(Main::getMoreData);          Future<Integer> f = future.whenComplete((v, e) -> {              System.out.println(v);              System.out.println(e);          });          System.out.println(f.get());          System.in.read();      }  }

exceptionally方法返回一個新的CompletableFuture，當(dāng)原始的CompletableFuture拋出異常的時候，就會觸發(fā)這個CompletableFuture的計(jì)算，調(diào)用function計(jì)算值，否則如果原始的CompletableFuture正常計(jì)算完后，這個新的CompletableFuture也計(jì)算完成，它的值和原始的CompletableFuture的計(jì)算的值相同。也就是這個exceptionally方法用來處理異常的情況。

結(jié)果轉(zhuǎn)換

由于回調(diào)風(fēng)格的實(shí)現(xiàn)，我們不必因?yàn)榈却粋€計(jì)算完成而阻塞著調(diào)用線程，而是告訴CompletableFuture當(dāng)計(jì)算完成的時候請執(zhí)行某個function。而且我們還可以將這些操作串聯(lián)起來，或者將CompletableFuture組合起來。

public <U> CompletableFuture<U>  thenApply(Function<? super T,? extends U> fn)  public <U> CompletableFuture<U>  thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn)  public <U> CompletableFuture<U>  thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn, Executor executor)

這一組函數(shù)的功能是當(dāng)原來的CompletableFuture計(jì)算完后，將結(jié)果傳遞給函數(shù)fn，將fn的結(jié)果作為新的CompletableFuture計(jì)算結(jié)果。因此它的功能相當(dāng)于將CompletableFuture<T>轉(zhuǎn)換成CompletableFuture<U>。

使用例子如下：

CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {      return 100;  });  CompletableFuture<String> f =  future.thenApplyAsync(i -> i * 10).thenApply(i -> i.toString());  System.out.println(f.get()); //"1000"

需要注意的是，這些轉(zhuǎn)換并不是馬上執(zhí)行的，也不會阻塞，而是在前一個stage完成后繼續(xù)執(zhí)行。

下面一組方法雖然也返回CompletableFuture對象，但是對象的值和原來的CompletableFuture計(jì)算的值不同。當(dāng)原先的CompletableFuture的值計(jì)算完成或者拋出異常的時候，會觸發(fā)這個CompletableFuture對象的計(jì)算，結(jié)果由BiFunction參數(shù)計(jì)算而得。因此這組方法兼有whenComplete和轉(zhuǎn)換的兩個功能。

public <U> CompletableFuture<U>     handle(BiFunction<? super T,Throwable,? extends U> fn)  public <U> CompletableFuture<U>     handleAsync(BiFunction<? super T,Throwable,? extends U> fn)  public <U> CompletableFuture<U>     handleAsync(BiFunction<? super T,Throwable,? extends U> fn, Executor executor)

它們與thenApply* 方法的區(qū)別在于handle*方法會處理正常計(jì)算值和異常，因此它可以屏蔽異常，避免異常繼續(xù)拋出。而thenApply*方法只是用來處理正常值，因此一旦有異常就會拋出。

純消費(fèi)結(jié)果

上面的方法是當(dāng)計(jì)算完成的時候，會生成新的計(jì)算結(jié)果(thenApply, handle)，或者返回同樣的計(jì)算結(jié)果(whenComplete，CompletableFuture)。CompletableFuture提供了一種處理結(jié)果的方法，只對結(jié)果執(zhí)行Action，而不返回新的計(jì)算值，因此計(jì)算值為Void:

public CompletableFuture<Void>  thenAccept(Consumer<? super T> action)  public CompletableFuture<Void>  thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action)  public CompletableFuture<Void>  thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action, Executor executor)

看它的參數(shù)類型也就明白了，它們是消費(fèi)型函數(shù)式接口Consumer，這個接口只有輸入，沒有返回值。

CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {      return 100;  });  CompletableFuture<Void> f =  future.thenAccept(System.out::println);  System.out.println(f.get());  public <U> CompletableFuture<Void>                thenAcceptBoth(CompletionStage<? extends U> other, BiConsumer<? super T,? super U> action)  public <U> CompletableFuture<Void>                thenAcceptBothAsync(CompletionStage<? extends U> other, BiConsumer<? super T,? super U> action)  public <U> CompletableFuture<Void>                thenAcceptBothAsync(CompletionStage<? extends U> other, BiConsumer<? super T,? super U> action, Executor executor)  public CompletableFuture<Void>  runAfterBoth(CompletionStage<?> other,  Runnable action)

thenAcceptBoth以及相關(guān)方法提供了類似的功能，當(dāng)兩個CompletionStage都正常完成計(jì)算的時候，就會執(zhí)行提供的action，它用來組合另外一個異步的結(jié)果。

runAfterBoth是當(dāng)兩個CompletionStage都正常完成計(jì)算的時候,執(zhí)行一個Runnable，這個Runnable并不使用計(jì)算的結(jié)果。

例子如下：

CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {      return 100;  });  CompletableFuture<Void> f =  future.thenAcceptBoth(CompletableFuture.completedFuture(10), (x, y) -> System.out.println(x * y));  System.out.println(f.get());

更徹底地，下面一組方法當(dāng)計(jì)算完成的時候會執(zhí)行一個Runnable，與thenAccept不同，Runnable并不使用CompletableFuture計(jì)算的結(jié)果。

public CompletableFuture<Void>  thenRun(Runnable action)  public CompletableFuture<Void>  thenRunAsync(Runnable action)  public CompletableFuture<Void>  thenRunAsync(Runnable action,  Executor executor)

因此先前的CompletableFuture計(jì)算的結(jié)果被忽略了，這個方法返回CompletableFuture<Void>類型的對象。

CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {      return 100;  });  CompletableFuture<Void> f =  future.thenRun(() -> System.out.println("finished"));  System.out.println(f.get());

因此，你可以根據(jù)方法的參數(shù)的類型來加速你的記憶。Runnable類型的參數(shù)會忽略計(jì)算的結(jié)果，Consumer是純消費(fèi)計(jì)算結(jié)果，BiConsumer會組合另外一個CompletionStage純消費(fèi)，F(xiàn)unction會對計(jì)算結(jié)果做轉(zhuǎn)換，BiFunction會組合另外一個CompletionStage的計(jì)算結(jié)果做轉(zhuǎn)換。

組合

有時，你需要在一個future結(jié)構(gòu)運(yùn)行某個函數(shù)，但是這個函數(shù)也是返回某種future，也就是說是兩個future彼此依賴串聯(lián)在一起，它類似于flatMap。

public <U> CompletableFuture<U>  thenCompose(Function<? super T,? extends CompletionStage<U>> fn)  public <U> CompletableFuture<U>  thenComposeAsync(Function<? super T,? extends CompletionStage<U>> fn)  public <U> CompletableFuture<U>  thenComposeAsync(Function<? super T,? extends CompletionStage<U>> fn,  Executor executor)

這一組方法接受一個Function作為參數(shù)，這個Function的輸入是當(dāng)前的CompletableFuture的計(jì)算值，返回結(jié)果將是一個新的CompletableFuture，這個新的CompletableFuture會組合原來的CompletableFuture和函數(shù)返回的CompletableFuture。因此它的功能類似:

A +--> B +---> C

記住，thenCompose返回的對象并不一是函數(shù)fn返回的對象，如果原來的CompletableFuture還沒有計(jì)算出來，它就會生成一個新的組合后的CompletableFuture。

例子：

CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {      return 100;  });  CompletableFuture<String> f =  future.thenCompose( i -> {      return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {          return (i * 10) + "";      });  });  System.out.println(f.get()); //1000

而下面的一組方法thenCombine用來復(fù)合另外一個CompletionStage的結(jié)果。它的功能類似：

A +

|

+------> C

+------^

B +

兩個CompletionStage是并行執(zhí)行的，它們之間并沒有先后依賴順序，other并不會等待先前的CompletableFuture執(zhí)行完畢后再執(zhí)行。

public <U,V> CompletableFuture<V> thenCombine(CompletionStage<? extends U> other, BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn)  public <U,V> CompletableFuture<V> thenCombineAsync(CompletionStage<? extends U> other, BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn)  public <U,V> CompletableFuture<V> thenCombineAsync(CompletionStage<? extends U> other, BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn, Executor executor)

其實(shí)從功能上來講，它們的功能更類似thenAcceptBoth，只不過thenAcceptBoth是純消費(fèi)，它的函數(shù)參數(shù)沒有返回值，而thenCombine的函數(shù)參數(shù)fn有返回值。

CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {      return 100;  });  CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {      return "abc";  });  CompletableFuture<String> f =  future.thenCombine(future2, (x,y) -> y + "-" + x);  System.out.println(f.get()); //abc-100

Either

thenAcceptBoth和runAfterBoth是當(dāng)兩個CompletableFuture都計(jì)算完成，而我們下面要了解的方法是當(dāng)任意一個CompletableFuture計(jì)算完成的時候就會執(zhí)行。

public CompletableFuture<Void>        acceptEither(CompletionStage<? extends T> other, Consumer<? super T> action)  public CompletableFuture<Void>        acceptEitherAsync(CompletionStage<? extends T> other, Consumer<? super T> action)  public CompletableFuture<Void>        acceptEitherAsync(CompletionStage<? extends T> other, Consumer<? super T> action, Executor executor)  public <U> CompletableFuture<U>     applyToEither(CompletionStage<? extends T> other, Function<? super T,U> fn)  public <U> CompletableFuture<U>     applyToEitherAsync(CompletionStage<? extends T> other, Function<? super T,U> fn)  public <U> CompletableFuture<U>     applyToEitherAsync(CompletionStage<? extends T> other, Function<? super T,U> fn, Executor executor)

acceptEither方法是當(dāng)任意一個CompletionStage完成的時候，action這個消費(fèi)者就會被執(zhí)行。這個方法返回CompletableFuture<Void>

applyToEither方法是當(dāng)任意一個CompletionStage完成的時候，fn會被執(zhí)行，它的返回值會當(dāng)作新的CompletableFuture<U>的計(jì)算結(jié)果。

下面這個例子有時會輸出100，有時候會輸出200，哪個Future先完成就會根據(jù)它的結(jié)果計(jì)算。

Random rand = new Random();  CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {      try {          Thread.sleep(10000 + rand.nextInt(1000));      } catch (InterruptedException e) {          e.printStackTrace();      }      return 100;  });  CompletableFuture<Integer> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {      try {          Thread.sleep(10000 + rand.nextInt(1000));      } catch (InterruptedException e) {          e.printStackTrace();      }      return 200;  });  CompletableFuture<String> f =  future.applyToEither(future2,i -> i.toString());

輔助方法 allOf 和 anyOf

前面我們已經(jīng)介紹了幾個靜態(tài)方法：completedFuture、runAsync、supplyAsync，下面介紹的這兩個方法用來組合多個CompletableFuture。

public static CompletableFuture<Void>  allOf(CompletableFuture<?>... cfs)  public static CompletableFuture<Object>  anyOf(CompletableFuture<?>... cfs)

allOf方法是當(dāng)所有的CompletableFuture都執(zhí)行完后執(zhí)行計(jì)算。

anyOf方法是當(dāng)任意一個CompletableFuture執(zhí)行完后就會執(zhí)行計(jì)算，計(jì)算的結(jié)果相同。

下面的代碼運(yùn)行結(jié)果有時是100，有時是"abc"。但是anyOf和applyToEither不同。anyOf接受任意多的CompletableFuture，但是applyToEither只是判斷兩個CompletableFuture。anyOf返回值的計(jì)算結(jié)果是參數(shù)中其中一個CompletableFuture的計(jì)算結(jié)果，applyToEither返回值的計(jì)算結(jié)果卻是要經(jīng)過fn處理的。當(dāng)然還有靜態(tài)方法的區(qū)別，線程池的選擇等。

Random rand = new Random();  CompletableFuture<Integer> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {      try {          Thread.sleep(10000 + rand.nextInt(1000));      } catch (InterruptedException e) {          e.printStackTrace();      }      return 100;  });  CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {      try {          Thread.sleep(10000 + rand.nextInt(1000));      } catch (InterruptedException e) {          e.printStackTrace();      }      return "abc";  });  //CompletableFuture<Void> f =  CompletableFuture.allOf(future1,future2);  CompletableFuture<Object> f =  CompletableFuture.anyOf(future1,future2);  System.out.println(f.get());

更進(jìn)一步

Guava的Future類，它的Futures輔助類提供了很多便利方法，用來處理多個Future，而不像Java的CompletableFuture，只提供了allOf、anyOf兩個方法。 比如有這樣一個需求，將多個CompletableFuture組合成一個CompletableFuture，這個組合后的CompletableFuture的計(jì)算結(jié)果是個List,它包含前面所有的CompletableFuture的計(jì)算結(jié)果，guava的Futures.allAsList可以實(shí)現(xiàn)這樣的功能，但是對于java CompletableFuture，我們需要一些輔助方法：

public static <T> CompletableFuture<List<T>> sequence(List<CompletableFuture<T>> futures) {         CompletableFuture<Void> allDoneFuture = CompletableFuture.allOf(futures.toArray(new CompletableFuture[futures.size()]));         return allDoneFuture.thenApply(v -> futures.stream().map(CompletableFuture::join).collect(Collectors.<T>toList()));     }  public static <T> CompletableFuture<Stream<T>> sequence(Stream<CompletableFuture<T>> futures) {         List<CompletableFuture<T>> futureList = futures.filter(f -> f != null).collect(Collectors.toList());         return sequence(futureList);     }

或者Java Future轉(zhuǎn)CompletableFuture:

 public static <T> CompletableFuture<T> toCompletable(Future<T> future, Executor executor) {     return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {          try {              return future.get();          } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {              throw new RuntimeException(e);          }      }, executor);  }

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