CompletableFuture異步編程

CompletableFuture 有什麼用

• CompletableFuture是用來描述多線程任務的時序關係的：串行關係，並行關係，聚合關係。

• CompletableFuture 是Java 8 新增長的Api,該類實現，Future和CompletionStage兩個接口，提供了很是強大的Future的擴展功能，能夠幫助咱們簡化異步編程的複雜性，提供了函數式編程的能力，能夠經過回調的方式處理計算結果，而且提供了轉換和組合CompletableFuture的方法。

建立CompletableFuture對象

方式一：使用默認線程池

/**
 * 建立一個不帶返回值得任務。
 */
CompletableFuture<Void> f1 = CompletableFuture.runAsync(new Runnable() {
     @Override
     public void run() {
      //業務邏輯          
     }
 });
 /**
  * 建立一個帶返回值的任務。
  */
CompletableFuture<String> f2 = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<String>() {
    @Override
    public String get() {
        //業務邏輯
        return null;
    }
});

方式二：使用自定義線程池（建議使用）

//建立線程池
ExecutorService	executor =	Executors.newFixedThreadPool(10); 
        
//建立一個不帶返回值得任務。
CompletableFuture<Void> f1 = CompletableFuture.runAsync(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {

    }
},executor);
//建立一個帶返回值的任務。
CompletableFuture<String> f2 = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<String>() {
    @Override
    public String get() {
        //業務邏輯
        return null;
    }
},executor);

1. 默認狀況下CompletableFuture會使用公共的ForkJoinPool線程池，這個線程池默認建立的線程數是CPU的 核數（也能夠經過JVM option:-Djava.util.concurrent.ForkJoinPool.common.parallelism來設置ForkJoinPool 線程池的線程數）。若是全部CompletableFuture共享一個線程池，那麼一旦有任務執行一些很慢的I/O操 做，就會致使線程池中全部線程都阻塞在I/O操做上，從而形成線程飢餓，進而影響整個系統的性能。因此，強烈建議你要根據不一樣的業務類型建立不一樣的線程池，以免互相干擾。
2. 建立完CompletableFuture對象以後，會自動地異步執行runnable.run()方法或者supplier.get()方法。由於CompletableFuture類實現了Future接口，因此這兩個問題你均可以經過Future接口來解決。另外，CompletableFuture類還實現了CompletionStage接口。

經常使用API

• public T get()：獲取計算結果， 該方法爲阻塞方法會等待計算結果完成。
• public T get(long timeout,TimeUnit unit)：有時間限制的阻塞方法
• public T getNow(T valueIfAbsent)當即獲取方法結果，若是沒有計算結束則返回傳的值
• public T join()和 get() 方法相似也是主動阻塞線程，等待計算結果。和get() 方法有細微的差異。
• public boolean complete(T value)：當即完成計算，並把結果設置爲傳的值，返回是否設置成功
• public boolean completeExceptionally(Throwable ex)：當即完成計算，並拋出異常

理解CompletionStage接口

CompletionStage接口能夠清晰地描述任務之間的這種時序關係，時序關係：串行，並行，匯聚。

串行

線程與線程之間的執行順序是串行的。

//Async表明的是異步執行fn
CompletionStage<R>	thenApply(fn); 
CompletionStage<R>	thenApplyAsync(fn); 
CompletionStage<Void>	thenAccept(consumer); 
CompletionStage<Void>	thenAcceptAsync(consumer); 
CompletionStage<Void>	thenRun(action); 
CompletionStage<Void>	thenRunAsync(action); 
CompletionStage<R>	thenCompose(fn); 
CompletionStage<R>	thenComposeAsync(fn);

• CompletionStage接口裏面描述串行關係，主要是thenApply、thenAccept、thenRun和thenCompose這四 個系列的接口。

  • thenApply系列函數裏參數fn的類型是接口Function<T,R>，這個接口裏與CompletionStage相關的方法是R apply(T t)，這個方法既能接收參數也支持返回值，因此thenApply系列方法返回的是CompletionStage<R>。

  • 而thenAccept系列方法裏參數consumer的類型是接口Consumer<T>，這個接口裏與CompletionStage相關 的方法是voidaccept(T t)，這個方法雖然支持參數，但卻不支持回值，因此thenAccept系列方法返回的是CompletionStage<Void>。

  • thenRun系列方法裏action的參數是Runnable，因此action既不能接收參數也不支持返回值，因此thenRun 系列方法返回的也是CompletionStage<Void>。

  • 這些方法裏面Async表明的是異步執行fn、consumer或者action。其中，須要你注意的是thenCompose系列方法，這個系列的方法會新建立出一個子流程，最終結果和thenApply系列是相同的。

演示串行

//supplyAsync()啓動一個異步 流程
CompletableFuture<String> f0 = CompletableFuture.supplyAsync(
    () -> "Hello World")						//①		
    .thenApply(s ->	s + "girl")		//②
    .thenApply(String::toUpperCase);//③
System.out.println(f0.join());
//輸出結果 HELLO WORLD	girl

雖然這是一個異步流程，但任務①②③倒是 串行執行的，②依賴①的執行結果，③依賴②的執行結果。

AND匯聚

CompletionStage接口裏面描述AND匯聚關係，主要是thenCombine、thenAcceptBoth和runAfterBoth系列的接口，這些接口的區別也是源自fn、consumer、action這三個核心參數不一樣。

CompletionStage<R>	thenCombine(other,fn); 
CompletionStage<R>	thenCombineAsync(other,fn); 
CompletionStage<Void>	thenAcceptBoth(other,consumer); CompletionStage<Void>	thenAcceptBothAsync(other,consumer); CompletionStage<Void>	runAfterBoth(other,	action); 
CompletionStage<Void>	runAfterBothAsync(other,	action);

演示：

// 啓動一個異步流程f1
        CompletableFuture<Void> f1 = CompletableFuture.runAsync(()->{
            System.out.println("異步任務-1");

        });
        // 啓動一個異步流程f2
        CompletableFuture<String> f2 = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
            String s = "異步任務-2";
            System.out.println(s);
            return	s;

        });
        //啓動一個匯聚流程f3
        CompletableFuture<String> f3 = f1.thenCombine(f2,(a,tf)->{
            return tf;//tf是f2的值
        });

        //等待任務3執行結果
        System.out.println(f3.join());

OR匯聚

CompletionStage接口裏面描述OR匯聚關係，主要是applyToEither、acceptEither和runAfterEither系列的 接口，這些接口的區別也是源自fn、consumer、action這三個核心參數不一樣。

CompletionStage	applyToEither(other,	fn);
CompletionStage	applyToEitherAsync(other,	fn);
CompletionStage	acceptEither(other,	consumer);
CompletionStage	acceptEitherAsync(other,	consumer);
CompletionStage	runAfterEither(other,	action); 
CompletionStage	runAfterEitherAsync(other,	action);

功能演示：

// 啓動一個異步流程f1
        CompletableFuture<String> f1 = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
            int	t	=	 new Random().nextInt(10);
            System.out.println("f1-t = "+t);
            sleep(t,	TimeUnit.SECONDS);
            return	String.valueOf(t);
        });
	 // 啓動一個異步流程f2
        CompletableFuture<String> f2 = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
            int	t	=	 new Random().nextInt(10);
            System.out.println("f2-t = "+t);
            sleep(t,	TimeUnit.SECONDS);
            return	String.valueOf(t);
        });
		//將f1和f2的值彙總到f3
        CompletableFuture<String> f3 = f1.applyToEither(f2,s	->
                    Integer.parseInt(f2.join())+Integer.parseInt(s)+""
        );
        System.out.println(f3.join());

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