Java8中新增新特性異步編程之CompletableFuture
作者：Springboot實戰(zhàn)案例錦集
Future是從JDK1.5開始有的，目的是獲取異步任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果，通常情況會結(jié)合ExecutorService及Callable一起使用。
環(huán)境：Java8
Future基本應(yīng)用
Future是從JDK1.5開始有的，目的是獲取異步任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果，通常情況會結(jié)合ExecutorService及Callable一起使用。
1. Future結(jié)合Callable使用
單任務(wù)執(zhí)行
private static class Task implements Callable<String> {
@Override
public String call() throws Exception {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3) ;
return "success";
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(3, 3, 60, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(10)) ;
Future<String> future = executor.submit(new Task()) ;
String result = future.get() ;
System.out.println("執(zhí)行結(jié)果：" + result) ;
}當(dāng)執(zhí)行到future.get(）方法的時候會阻塞，等待3s后繼續(xù)執(zhí)行。
多個任務(wù)同時執(zhí)行
private static class Task implements Callable<String> {
private int sleep ;
public Task(int sleep) {
this.sleep = sleep ;
}
@Override
public String call() throws Exception {
TimeUnit.SECONDS.sleep(this.sleep) ;
return "success";
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(3, 3, 60, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(10)) ;
Future<String> future1 = executor.submit(new Task(3)) ;
Future<String> future2 = executor.submit(new Task(2)) ;
Future<String> future3 = executor.submit(new Task(1)) ;
String result1 = future1.get() ;
String result2 = future2.get() ;
String result3 = future3.get() ;
System.out.println("result1：" + result1 + "\t" + "result2：" + result2 + "\t" + "result3：" + result3) ;
}以上代碼執(zhí)行的3個任務(wù)分別用時3，2，1s。future1用時最長。
從運行的結(jié)果看到即便future2, future3執(zhí)行時間短也必須等待future1執(zhí)行完后才會繼續(xù)，雖然你可以倒過來獲取結(jié)果，但是在實際項目中的應(yīng)用你應(yīng)該是不能確認每個任務(wù)執(zhí)行需要多長時間，誰先執(zhí)行完就先獲取誰。
雖然這種同步阻塞的方式在有些場景下還是很有必要的。但由于它的同步阻塞導(dǎo)致了當(dāng)前線程不能干其它的事必須一致等待。
CompletionService解決Future的缺點
CompletionService是一邊生產(chǎn)新的任務(wù)，一邊處理已經(jīng)完成的任務(wù)。簡單地說就是CompletionService不管任務(wù)執(zhí)行先后順序，誰先執(zhí)行完就處理誰。
private static class Task implements Callable<String> {
private int time;
private String name ;
public Task(int time, String name) {
this.time = time ;
this.name = name ;
}
@Override
public String call() throws Exception {
TimeUnit.SECONDS.sleep(this.time) ;
return name ;
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(3, 3, 60, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(10)) ;
CompletionService<String> cs = new ExecutorCompletionService<>(pool) ;
cs.submit(new Task(3, "name" + 3)) ;
cs.submit(new Task(1, "name" + 1)) ;
cs.submit(new Task(2, "name" + 2)) ;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
System.out.println(cs.take().get()) ;
}
}通過執(zhí)行結(jié)果發(fā)現(xiàn)，任務(wù)的結(jié)果獲取是以誰先執(zhí)行完處理誰與任務(wù)的執(zhí)行先后沒有關(guān)系。
CompletableFuture異步編程
CompletableFuture通過如下4個靜態(tài)方法來執(zhí)行異步任務(wù)
圖片
2. 簡單異步任務(wù)鏈式調(diào)用執(zhí)行
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5, 5, 60, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(10)) ;
CompletableFuture.runAsync(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3) ;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", 1 任務(wù)執(zhí)行完成") ;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}, executor).thenRun(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2) ;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", 2 任務(wù)執(zhí)行完成") ;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}) ;
System.out.println("主線程：" + Thread.currentThread().getName()) ;
executor.shutdown() ;執(zhí)行結(jié)果：
圖片
3. 獲取上一步任務(wù)執(zhí)行結(jié)果及任務(wù)完成處理
CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3) ;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", 1 任務(wù)執(zhí)行完成") ;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return "1" ;
}, executor).thenApply(res -> {
System.out.println("獲取到上一步任務(wù)執(zhí)行結(jié)果：" + res) ;
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2) ;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", 2 任務(wù)執(zhí)行完成") ;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return "2" ;
}).whenComplete((res, tx) -> {
System.out.println("獲取到結(jié)果：" + res) ;
if (tx != null) {
System.err.println("發(fā)生錯誤了：" + tx.getMessage()) ;
}
executor.shutdown();
}) ;
System.out.println("主線程：" + Thread.currentThread().getName()) ;執(zhí)行結(jié)果：
圖片
這里如果任務(wù)執(zhí)行的時候發(fā)生了異常那么在whenComplete方法中的res 會為空，tx為發(fā)生異常的對象。沒有異常時res有執(zhí)行的機構(gòu)，tx異常對象為空。
4. 異步任務(wù)異常處理
CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3) ;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", 1 任務(wù)執(zhí)行完成") ;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return "1" ;
}, executor).thenApply(res -> {
System.out.println("獲取到上一步任務(wù)執(zhí)行結(jié)果：" + res) ;
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2) ;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", 2 任務(wù)執(zhí)行完成") ;
System.out.println(1 / 0) ;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return "2" ;
}).exceptionally(tx -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", 任務(wù)執(zhí)行發(fā)生了異常") ;
return "error" ;
}).whenComplete((res, tx) -> {
System.out.println("獲取到結(jié)果：" + res) ;
if (tx != null) {
System.err.println("發(fā)生錯誤了：" + tx.getMessage()) ;
}
executor.shutdown();
}) ;
System.out.println("主線程：" + Thread.currentThread().getName()) ;這里我們?nèi)藶榈闹圃飚惓?1 / 0 。
執(zhí)行結(jié)果：
圖片
根據(jù)執(zhí)行結(jié)果當(dāng)發(fā)生異常時進入exceptionally方法，最終進入whenComplete方法此時 tx異常對象是發(fā)生異常的異常對象。
5. 所有任務(wù)完成才算完成任務(wù)
CompletableFuture.allOf
CompletableFuture<Double> calc1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2) ;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", calc1任務(wù)執(zhí)行完成") ;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return 10D ;
}, executor) ;
CompletableFuture<Double> calc2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(5) ;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", calc2任務(wù)執(zhí)行完成") ;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return 20D ;
}, executor) ;
// 當(dāng)任何一個任務(wù)發(fā)生異常，這里的tx都不會為null
CompletableFuture.allOf(calc1, calc2).whenComplete((res, tx) -> {
System.out.println("獲取到結(jié)果：" + res + ", " + tx) ;
try {
System.out.println(calc1.get()) ;
System.out.println(calc2.get()) ;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
executor.shutdown();
}) ;執(zhí)行結(jié)果：
在這里whenComplete中的res是沒有結(jié)果的，要獲取數(shù)據(jù)我們的分別調(diào)用get方法獲取。
6. handle方法對結(jié)果處理
CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2) ;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", 1 任務(wù)執(zhí)行完成") ;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return "0" ;
}, executor).handle((res, tx) -> {
// 處理結(jié)果數(shù)據(jù)
return res + "1" ;
}).whenComplete((res, tx) -> {
System.out.println("獲取到結(jié)果：" + res) ;
if (tx != null) {
System.err.println("發(fā)生錯誤了：" + tx.getMessage()) ;
}
executor.shutdown();
}) ;執(zhí)行結(jié)果：
正確
圖片
發(fā)生異常時：
圖片
當(dāng)發(fā)生異常時handle方法中的res是沒有值的，tx異常對象為發(fā)生異常的異常對象。
7. 合并異步任務(wù)
將兩個異步任務(wù)完成后合并處理
CompletableFuture.thenCombine
CompletableFuture<Double> task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2) ;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", 任務(wù)1執(zhí)行完成") ;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return 10d ;
}, executor) ;
CompletableFuture<Double> task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2) ;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", 任務(wù)2執(zhí)行完成") ;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return 20d ;
}, executor) ;
task1.thenCombine(task2, (t1, t2) -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", 合并任務(wù)完成") ;
return t1 + "," + t2 ;
}).whenComplete((res, tx) -> {
System.out.println("獲取到結(jié)果：" + res) ;
if (tx != null) {
System.err.println("發(fā)生錯誤了：" + tx.getMessage()) ;
}
executor.shutdown();
}) ;執(zhí)行結(jié)果：
圖片
8. 異步任務(wù)誰快誰就進入下一步的執(zhí)行
CompletableFuture.applyToEither
兩個異步任務(wù)誰先執(zhí)行完誰就繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的操作。
CompletableFuture<Double> task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2) ;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", 任務(wù)1執(zhí)行完成") ;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return 10d ;
}, executor) ;
CompletableFuture<Double> task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2) ;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", 任務(wù)2執(zhí)行完成") ;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return 20d ;
}, executor) ;
task1.applyToEither(task2, res -> {
return res ;
}).whenComplete((res, tx) -> {
System.out.println("獲取到結(jié)果：" + res) ;
if (tx != null) {
System.err.println("發(fā)生錯誤了：" + tx.getMessage()) ;
}
executor.shutdown();
}) ;執(zhí)行結(jié)果：
圖片
9. 兩個異步任務(wù)都執(zhí)行完了才繼續(xù)執(zhí)行
只有兩個任務(wù)都執(zhí)行完成了后才會繼續(xù)。
CompletableFuture.runAfterBoth
CompletableFuture<Double> task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2) ;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", 任務(wù)1執(zhí)行完成") ;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return 10d ;
}, executor) ;
CompletableFuture<Double> task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2) ;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", 任務(wù)2執(zhí)行完成") ;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return 20d ;
}, executor) ;
task1.runAfterBoth(task2, () -> {
System.out.println("任務(wù)都執(zhí)行完成了...") ;
}).whenComplete((res, tx) -> {
System.out.println("獲取到結(jié)果：" + res) ;
if (tx != null) {
System.err.println("發(fā)生錯誤了：" + tx.getMessage()) ;
}
executor.shutdown();
}) ;執(zhí)行結(jié)果：
圖片
10. 等待所有任務(wù)執(zhí)行完成
CompletableFuture.anyOf
CompletableFuture<String> task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
sleep(1000) ;
System.out.println("我是任務(wù)1") ;
return "Task1" ;
}, executor) ;
CompletableFuture<String> task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
sleep(3000) ;
System.out.println("我是任務(wù)2") ;
System.out.println(1 / 0) ;
return "Task2" ;
}, executor) ;
// 任意一個任務(wù)執(zhí)行完成就算完成
// 當(dāng)任務(wù)執(zhí)行發(fā)生異常后，th才不會為null
CompletableFuture.anyOf(task1, task2).whenCompleteAsync((v, th) -> {
System.out.println("v = " + v) ;
System.out.println("th = " + th) ;
}, executor) ;執(zhí)行結(jié)果：
圖片
11. 接收上一個任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果
CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
sleep(2000) ;
System.out.println("第一個任務(wù)執(zhí)行完成...") ;
// System.out.println(1 / 0) ;
return new Random().nextInt(10000) ;
}, executor).thenAcceptAsync(res -> { // 接收上一個任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果
System.out.println("任務(wù)執(zhí)行結(jié)果：" + res) ;
}, executor) ;執(zhí)行結(jié)果：
圖片
責(zé)任編輯：武曉燕
來源：
實戰(zhàn)案例錦集
