1 什么是 CompletableFuture？

CompletableFuture 是 Java 8 引入的一個強大的異步編程工具。允許以聲明式的方式處理異步任務(wù)的結(jié)果，避免了傳統(tǒng)回調(diào)和手動管理線程的復(fù)雜性。

CompletableFuture 可以組合和鏈?zhǔn)秸{(diào)用，高效地利用多核處理器的能力，并且減少了傳統(tǒng)并發(fā)編程中常見的競態(tài)條件和死鎖等問題。

在日常開發(fā)中，經(jīng)常需要處理那些可能耗時的任務(wù)，比如網(wǎng)絡(luò)請求、數(shù)據(jù)庫查詢或者復(fù)雜的計算。使用 CompletableFuture，可以告訴程序如何在后臺執(zhí)行這些任務(wù)，然后在任務(wù)完成后執(zhí)行特定的操作。

可以想象一下，CompletableFuture 就像是一條可以穿越時間的信使，你可以把一項任務(wù)托付給它，然后繼續(xù)做其他事情。當(dāng)任務(wù)完成時，它會及時將結(jié)果送回來，讓你可以立即處理。這樣，你就不必在等待任務(wù)完成的過程中浪費時間，而是可以更高效地利用自己的資源。

2 如何正確使用 CompletableFuture 對象？

CompletableFuture 可以以一種非阻塞的方式執(zhí)行異步任務(wù)，并能夠在任務(wù)完成后立即得到通知。通過鏈?zhǔn)秸{(diào)用的方式，可以很方便地組合多個異步操作，處理它們的結(jié)果或者異常。

通過 CompletableFuture.supplyAsync() 方法創(chuàng)建一個 CompletableFuture 對象，并指定一個需要異步執(zhí)行的任務(wù)：

//  Supplier 函數(shù)會在一個新的線程上異步執(zhí)行
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 模擬一個耗時操作，如從數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)
    try {
        Thread.sleep(2000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return "異步任務(wù)完成";
});

通過在 CompletableFuture 上添加一些操作，比如處理任務(wù)的結(jié)果或者處理任務(wù)執(zhí)行過程中可能發(fā)生的異常：

// thenAccept()方法接收一個 Consumer 函數(shù)
future.thenAccept(result -> {
    System.out.println("任務(wù)完成，結(jié)果為：" + result);
}).exceptionally(ex -> {
    System.out.println("任務(wù)出現(xiàn)異常：" + ex.getMessage());
    return null;
});

3 如何結(jié)合回調(diào)函數(shù)處理異步任務(wù)結(jié)果？

結(jié)合回調(diào)函數(shù)處理異步任務(wù)結(jié)果的過程可以比作在等待一份重要的快遞時安排一個通知服務(wù)。這個通知服務(wù)就是回調(diào)函數(shù)，它會在快遞送達時通知你，或者在處理完成后執(zhí)行特定的操作。

在 Java 的 CompletableFuture 中，這種模式可以通過 supplyAsync() 、thenApply()、thenAccept() 和 handle() 方法來實現(xiàn)。

創(chuàng)建一個異步任務(wù)時，使用 CompletableFuture.supplyAsync() 可以啟動一個任務(wù)，這個任務(wù)在后臺線程中執(zhí)行，直到它完成。假設(shè)有一個任務(wù)需要從遠(yuǎn)程服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)：

// supplyAsync() 方法接收一個 Supplier 函數(shù)，這個函數(shù)會在后臺線程中運行，并返回一個結(jié)果
// 結(jié)果會被封裝在 CompletableFuture 對象中，等待進一步處理
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 模擬從遠(yuǎn)程服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)
    try {
        Thread.sleep(3000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return "數(shù)據(jù)已成功獲取";
});

使用 thenApply() 方法，可以在異步任務(wù)完成后，對結(jié)果進行轉(zhuǎn)換。這個方法接收一個 Function 函數(shù)，這個函數(shù)會接收任務(wù)的結(jié)果，并返回一個新結(jié)果。比如，將獲取的數(shù)據(jù)進行處理：

// thenApply() 方法將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為大寫形式
// 處理后的結(jié)果會成為新的 CompletableFuture 對象的結(jié)果
CompletableFuture<String> processedFuture = future.thenApply(result -> {
    // 對結(jié)果進行處理
    return result.toUpperCase();
});

為了執(zhí)行一個操作而不關(guān)心處理的結(jié)果，可以使用 thenAccept() 方法。這個方法接收一個 Consumer 函數(shù)，它處理任務(wù)完成時的結(jié)果，可以在異步任務(wù)完成時執(zhí)行一些操作，比如日志記錄或通知用戶。例如，將結(jié)果打印到控制臺：

// 在任務(wù)完成后會調(diào)用傳入的 Consumer 函數(shù)，并將結(jié)果傳遞給它
future.thenAccept(result -> {
    System.out.println("任務(wù)完成，結(jié)果是：" + result);
});

在任務(wù)執(zhí)行過程中，可能會遇到異常。handle() 方法可以用來處理這些異常，它接收一個 BiFunction 函數(shù)，這個函數(shù)接收結(jié)果和異常（如果有的話），并返回一個處理后的結(jié)果。例如：

// handle() 方法檢查是否有異常發(fā)生
// 如果有異常，它會處理異常并返回一個默認(rèn)的結(jié)果
// 如果沒有異常，它會處理正常的結(jié)果
CompletableFuture<String> handledFuture = future.handle((result, ex) -> {
    if (ex != null) {
        // 處理異常
        System.out.println("任務(wù)發(fā)生錯誤：" + ex.getMessage());
        return "錯誤處理結(jié)果";
    }
    // 處理正常結(jié)果
    return result.toLowerCase();
});

對于這四種回調(diào)函數(shù)，可以使得異步任務(wù)的結(jié)果處理變得靈活而強大。通過結(jié)合使用不同的回調(diào)函數(shù)，可以對異步任務(wù)的結(jié)果進行多種操作，保證程序在處理復(fù)雜任務(wù)時仍然保持清晰和高效。

4 如何組合并處理多個 CompletableFuture？

組合和處理多個 CompletableFuture 可以讓并發(fā)任務(wù)變得更加靈活和高效。設(shè)想有多個任務(wù)需要并行執(zhí)行，然后將它們的結(jié)果結(jié)合起來進行進一步處理。

在進行組合時，最基本的方法之一是將多個 CompletableFuture 的結(jié)果合并。比如，有兩個任務(wù)需要并行完成，獲取兩個不同的數(shù)據(jù)源，然后將這兩個結(jié)果結(jié)合起來。

可以使用 thenCombine() 方法，它接收兩個 CompletableFuture 和一個合并函數(shù)，兩個 CompletableFuture 必須在相同的線程池中執(zhí)行。

假設(shè)有兩個任務(wù)分別從不同的 API 獲取數(shù)據(jù)：

CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 模擬從第一個 API 獲取數(shù)據(jù)
    return "數(shù)據(jù)1";
});
CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 模擬從第二個 API 獲取數(shù)據(jù)
    return "數(shù)據(jù)2";
});

為了將這兩個結(jié)果結(jié)合起來，可以使用 thenCombine()：

// thenCombine() 方法接收兩個 CompletableFuture 和一個函數(shù)，這個函數(shù)將兩個任務(wù)的結(jié)果合并成一個結(jié)果
// 最終的結(jié)果是將兩個字符串連接在一起
CompletableFuture<String> combinedFuture = future1.thenCombine(future2, (result1, result2) -> {
    // 將兩個結(jié)果結(jié)合成一個
    return result1 + " 和 " + result2;
});

另一個有用的方法是 allOf()方法。當(dāng)有多個任務(wù)需要并行執(zhí)行，并且在所有任務(wù)完成后執(zhí)行某個操作時，allOf() 非常有用。它接收一個 CompletableFuture 數(shù)組，并在所有這些 CompletableFuture 完成時觸發(fā)?？梢杂脕淼却鄠€異步任務(wù)完成，然后執(zhí)行某個操作：

CompletableFuture<Void> allOfFuture = CompletableFuture.allOf(future1, future2);

要獲取所有任務(wù)的結(jié)果，可以在 allOf() 的結(jié)果上添加一個回調(diào)函數(shù)：

// thenRun() 方法會在所有任務(wù)完成后執(zhí)行，它不需要處理結(jié)果，只是執(zhí)行某個操作
allOfFuture.thenRun(() -> {
    // 處理所有任務(wù)完成后的操作
    try {
        String result1 = future1.get();
        String result2 = future2.get();
        System.out.println("任務(wù)1的結(jié)果: " + result1);
        System.out.println("任務(wù)2的結(jié)果: " + result2);
    } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
        e.printStackTrace();
    }
});

如果有任務(wù)依賴于另一個任務(wù)的結(jié)果，可以使用 thenCompose()方法。這種情況下，第二個任務(wù)會在第一個任務(wù)完成后開始執(zhí)行。thenCompose() 方法接收一個返回 CompletableFuture 的函數(shù)，然后將這兩個 CompletableFuture 鏈接起來：

CompletableFuture<String> future3 = future1.thenCompose(result1 -> {
    // 使用第一個任務(wù)的結(jié)果來創(chuàng)建新的 CompletableFuture
    return CompletableFuture.supplyAsync(() -> result1 + " 處理完成");
});

對于這些方法來說，它們?yōu)樘幚矶鄠€異步任務(wù)提供了強大的工具，使得并發(fā)編程更加高效和靈活。通過合理使用這些方法，可以實現(xiàn)復(fù)雜的異步任務(wù)組合和處理邏輯，確保程序的高效執(zhí)行。

到此這篇關(guān)于Java CompletableFuture深入解析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java CompletableFuture內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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