CompletableFuture异步编排

什么是CompletableFuture

CompletableFuture是JDK8提供的Future增强类。CompletableFuture异步任务执行线程池，默认是把异步任务都放在ForkJoinPool中执行。

在这种方式中，主线程不会被阻塞，不需要一直等到子线程完成。主线程可以并行的执行其他任务。

Future存在的问题

Future实际采用FutureTask实现，该对象相当于是消费者和生产者的桥梁，消费者通过 FutureTask 存储任务的处理结果，更新任务的状态：未开始、正在处理、已完成等。而生产者拿到的 FutureTask 被转型为 Future 接口，可以阻塞式获取任务的处理结果，非阻塞式获取任务处理状态。

使用

runAsync 和 supplyAsync方法

CompletableFuture 提供了四个静态方法来创建一个异步操作。

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)

没有指定Executor的方法会使用ForkJoinPool.commonPool() 作为它的线程池执行异步代码。如果指定线程池，则使用指定的线程池运行。以下所有的方法都类同。

• runAsync方法不支持返回值。
• supplyAsync可以支持返回值。

计算完成时回调方法

当CompletableFuture的计算结果完成，或者抛出异常的时候，可以执行特定的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);

whenComplete可以处理正常和异常的计算结果，exceptionally处理异常情况。BiConsumer<? super T,? super Throwable>可以定义处理业务

whenComplete 和 whenCompleteAsync 的区别：

whenComplete：是执行当前任务的线程执行继续执行 whenComplete 的任务。

whenCompleteAsync：是执行把 whenCompleteAsync 这个任务继续提交给线程池来进行执行。

方法不以Async结尾，意味着Action使用相同的线程执行，而Async可能会使用其他线程执行（如果是使用相同的线程池，也可能会被同一个线程选中执行）

代码示例：

public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture future = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Object>() {
            @Override
            public Object get() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t completableFuture");
                int i = 10 / 0;
                return 1024;
            }
        }).whenComplete(new BiConsumer<Object, Throwable>() {
            @Override
            public void accept(Object o, Throwable throwable) {
                System.out.println("-------o=" + o.toString());
                System.out.println("-------throwable=" + throwable);
            }
        }).exceptionally(new Function<Throwable, Object>() {
            @Override
            public Object apply(Throwable throwable) {
                System.out.println("throwable=" + throwable);
                return 6666;
            }
        });
        System.out.println(future.get());
    }
}

handle 方法

handle 是执行任务完成时对结果的处理。

handle 是在任务完成后再执行，还可以处理异常的任务。

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

线程串行化方法

thenApply 方法：当一个线程依赖另一个线程时，获取上一个任务返回的结果，并返回当前任务的返回值。

thenAccept方法：消费处理结果。接收任务的处理结果，并消费处理，无返回结果。

thenRun方法：只要上面的任务执行完成，就开始执行thenRun，只是处理完任务后，执行 thenRun的后续操作

带有Async默认是异步执行的。这里所谓的异步指的是不在当前线程内执行。

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)

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

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

Function<? super T,? extends U>

T：上一个任务返回结果的类型

U：当前任务的返回值类型

代码演示：

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
    CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {
        @Override
        public Integer get() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t completableFuture");
            //int i = 10 / 0;
            return 1024;
        }
    }).thenApply(new Function<Integer, Integer>() {
        @Override
        public Integer apply(Integer o) {
            System.out.println("thenApply方法，上次返回结果：" + o);
            return  o * 2;
        }
    }).whenComplete(new BiConsumer<Integer, Throwable>() {
        @Override
        public void accept(Integer o, Throwable throwable) {
            System.out.println("-------o=" + o);
            System.out.println("-------throwable=" + throwable);
        }
    }).exceptionally(new Function<Throwable, Integer>() {
        @Override
        public Integer apply(Throwable throwable) {
            System.out.println("throwable=" + throwable);
            return 6666;
        }
    }).handle(new BiFunction<Integer, Throwable, Integer>() {
        @Override
        public Integer apply(Integer integer, Throwable throwable) {
            System.out.println("handle o=" + integer);
            System.out.println("handle throwable=" + throwable);
            return 8888;
        }
    });
    System.out.println(future.get());
}

两任务组合 - 都要完成

两个任务必须都完成，触发该任务。

thenCombine：组合两个future，获取两个future的返回结果，并返回当前任务的返回值

thenAcceptBoth：组合两个future，获取两个future任务的返回结果，然后处理任务，没有返回值。

runAfterBoth：组合两个future，不需要获取future的结果，只需两个future处理完任务后，处理该任务。

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);

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);

public CompletableFuture<Void> runAfterBothAsync(CompletionStage<?> other,
                                                 Runnable action);

public CompletableFuture<Void> runAfterBothAsync(CompletionStage<?> other,
                                                 Runnable action,
                                                 Executor executor);

测试案例：

public static void main(String[] args) {
    CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        return "hello";
    }).thenApplyAsync(t -> {
        return t + " world!";
    }).thenCombineAsync(CompletableFuture.completedFuture(" CompletableFuture"), (t, u) -> {
        return t + u;
    }).whenComplete((t, u) -> {
        System.out.println(t);
    });
}

输出：hello world! CompletableFuture

两任务组合 - 一个完成

当两个任务中，任意一个future任务完成的时候，执行任务。

applyToEither：两个任务有一个执行完成，获取它的返回值，处理任务并有新的返回值。

acceptEither：两个任务有一个执行完成，获取它的返回值，处理任务，没有新的返回值。

runAfterEither：两个任务有一个执行完成，不需要获取future的结果，处理任务，也没有返回值。

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);

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 CompletableFuture<Void> runAfterEither(CompletionStage<?> other,
                                              Runnable action);

public CompletableFuture<Void> runAfterEitherAsync(CompletionStage<?> other,
                                                   Runnable action);

public CompletableFuture<Void> runAfterEitherAsync(CompletionStage<?> other,
                                                   Runnable action,
                                                   Executor executor);

多任务组合

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

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

allOf：等待所有任务完成

anyOf：只要有一个任务完成

public static void main(String[] args) {
    List<CompletableFuture> futures = Arrays.asList(CompletableFuture.completedFuture("hello"),
                                                    CompletableFuture.completedFuture(" world!"),
                                                    CompletableFuture.completedFuture(" hello"),
                                                    CompletableFuture.completedFuture("java!"));
    final CompletableFuture<Void> allCompleted = CompletableFuture.allOf(futures.toArray(new CompletableFuture[]{}));
    allCompleted.thenRun(() -> {
        futures.stream().forEach(future -> {
            try {
                System.out.println("get future at:"+System.currentTimeMillis()+", result:"+future.get());
            } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
    });
}