一个例子回顾 Future
因为CompletableFuture实现了Future接口,我们先来回顾Future吧。
Future是Java5新加的一个接口,它提供了一种异步并行计算的功能。如果主线程需要执行一个很耗时的计算任务,我们就可以通过future把这个任务放到异步线程中执行。主线程继续处理其他任务,处理完成后,再通过Future获取计算结果。
来看个简单例子吧,假设我们有两个任务服务,一个查询用户基本信息,一个是查询用户勋章信息。如下,
- public class UserInfoService {
-
- public UserInfo getUserInfo(Long userId) throws InterruptedException {
- Thread.sleep(300);//模拟调用耗时
- return new UserInfo("666", "捡田螺的小男孩", 27); //一般是查数据库,或者远程调用返回的
- }
- }
-
- public class MedalService {
-
- public MedalInfo getMedalInfo(long userId) throws InterruptedException {
- Thread.sleep(500); //模拟调用耗时
- return new MedalInfo("666", "守护勋章");
- }
- }
接下来,我们来演示下,在主线程中是如何使用Future来进行异步调用的。
- public class FutureTest {
-
- public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
-
- ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
-
- UserInfoService userInfoService = new UserInfoService();
- MedalService medalService = new MedalService();
- long userId =666L;
- long startTime = System.currentTimeMillis();
-
- //调用用户服务获取用户基本信息
- FutureTask
userInfoFutureTask = new FutureTask<>(new Callable() { - @Override
- public UserInfo call() throws Exception {
- return userInfoService.getUserInfo(userId);
- }
- });
- executorService.submit(userInfoFutureTask);
-
- Thread.sleep(300); //模拟主线程其它操作耗时
-
- FutureTask
medalInfoFutureTask = new FutureTask<>(new Callable() { - @Override
- public MedalInfo call() throws Exception {
- return medalService.getMedalInfo(userId);
- }
- });
- executorService.submit(medalInfoFutureTask);
-
- UserInfo userInfo = userInfoFutureTask.get();//获取个人信息结果
- MedalInfo medalInfo = medalInfoFutureTask.get();//获取勋章信息结果
-
- System.out.println("总共用时" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");
- }
- }
-
运行结果:
- 总共用时806ms
如果我们不使用Future进行并行异步调用,而是在主线程串行进行的话,耗时大约为300+500+300 = 1100 ms。可以发现,future+线程池异步配合,提高了程序的执行效率。
但是Future对于结果的获取,不是很友好,只能通过阻塞或者轮询的方式得到任务的结果。
- Future.get() 就是阻塞调用,在线程获取结果之前get方法会一直阻塞。
- Future提供了一个isDone方法,可以在程序中轮询这个方法查询执行结果。
阻塞的方式和异步编程的设计理念相违背,而轮询的方式会耗费无谓的CPU资源。因此,JDK8设计出CompletableFuture。CompletableFuture提供了一种观察者模式类似的机制,可以让任务执行完成后通知监听的一方。
一个例子走进CompletableFuture
我们还是基于以上Future的例子,改用CompletableFuture 来实现
- public class FutureTest {
-
- public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
-
- UserInfoService userInfoService = new UserInfoService();
- MedalService medalService = new MedalService();
- long userId =666L;
- long startTime = System.currentTimeMillis();
-
- //调用用户服务获取用户基本信息
- CompletableFuture
completableUserInfoFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> userInfoService.getUserInfo(userId)); -
- Thread.sleep(300); //模拟主线程其它操作耗时
-
- CompletableFuture
completableMedalInfoFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> medalService.getMedalInfo(userId)); -
- UserInfo userInfo = completableUserInfoFuture.get(2,TimeUnit.SECONDS);//获取个人信息结果
- MedalInfo medalInfo = completableMedalInfoFuture.get();//获取勋章信息结果
- System.out.println("总共用时" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");
-
- }
- }
可以发现,使用CompletableFuture,代码简洁了很多。CompletableFuture的supplyAsync方法,提供了异步执行的功能,线程池也不用单独创建了。实际上,它CompletableFuture使用了默认线程池是ForkJoinPool.commonPool。
CompletableFuture提供了几十种方法,辅助我们的异步任务场景。这些方法包括创建异步任务、任务异步回调、多个任务组合处理等方面。我们一起来学习吧
CompletableFuture使用场景
创建异步任务
CompletableFuture创建异步任务,一般有supplyAsync和runAsync两个方法
创建异步任务
- supplyAsync执行CompletableFuture任务,支持返回值
- runAsync执行CompletableFuture任务,没有返回值。
supplyAsync方法
//使用默认内置线程池ForkJoinPool.commonPool(),根据supplier构建执行任务
- //使用默认内置线程池ForkJoinPool.commonPool(),根据supplier构建执行任务
- public static CompletableFuture supplyAsync(Supplier supplier)
- //自定义线程,根据supplier构建执行任务
- public static CompletableFuture supplyAsync(Supplier supplier, Executor executor)
runAsync方法
- //使用默认内置线程池ForkJoinPool.commonPool(),根据runnable构建执行任务
- public static CompletableFuture
runAsync(Runnable runnable) - //自定义线程,根据runnable构建执行任务
- public static CompletableFuture
runAsync(Runnable runnable, Executor executor)
实例代码如下:
- public class FutureTest {
-
- public static void main(String[] args) {
- //可以自定义线程池
- ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
- //runAsync的使用
- CompletableFuture
runFuture = CompletableFuture.runAsync(() -> System.out.println("run,关注公众号:捡田螺的小男孩"), executor); - //supplyAsync的使用
- CompletableFuture
supplyFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { - System.out.print("supply,关注公众号:捡田螺的小男孩");
- return "捡田螺的小男孩"; }, executor);
- //runAsync的future没有返回值,输出null
- System.out.println(runFuture.join());
- //supplyAsync的future,有返回值
- System.out.println(supplyFuture.join());
- executor.shutdown(); // 线程池需要关闭
- }
- }
- //输出
- run,关注公众号:捡田螺的小男孩
- null
- supply,关注公众号:捡田螺的小男孩捡田螺的小男孩
任务异步回调
1. thenRun/thenRunAsync
- public CompletableFuture
thenRun(Runnable action); - public CompletableFuture
thenRunAsync(Runnable action);
CompletableFuture的thenRun方法,通俗点讲就是,做完第一个任务后,再做第二个任务。某个任务执行完成后,执行回调方法;但是前后两个任务没有参数传递,第二个任务也没有返回值
- public class FutureThenRunTest {
-
- public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
-
- CompletableFuture
orgFuture = CompletableFuture.supplyAsync( - ()->{
- System.out.println("先执行第一个CompletableFuture方法任务");
- return "捡田螺的小男孩";
- }
- );
-
- CompletableFuture thenRunFuture = orgFuture.thenRun(() -> {
- System.out.println("接着执行第二个任务");
- });
-
- System.out.println(thenRunFuture.get());
- }
- }
- //输出
- 先执行第一个CompletableFuture方法任务
- 接着执行第二个任务
- null
thenRun 和thenRunAsync有什么区别呢?可以看下源码哈:
- private static final Executor asyncPool = useCommonPool ?
- ForkJoinPool.commonPool() : new ThreadPerTaskExecutor();
-
- public CompletableFuture
thenRun(Runnable action) { - return uniRunStage(null, action);
- }
-
- public CompletableFuture
thenRunAsync(Runnable action) { - return uniRunStage(asyncPool, action);
- }
如果你执行第一个任务的时候,传入了一个自定义线程池:
- 调用thenRun方法执行第二个任务时,则第二个任务和第一个任务是共用同一个线程池。
- 调用thenRunAsync执行第二个任务时,则第一个任务使用的是你自己传入的线程池,第二个任务使用的是ForkJoin线程池
TIPS: 后面介绍的thenAccept和thenAcceptAsync,thenApply和thenApplyAsync等,它们之间的区别也是这个哈。
2.thenAccept/thenAcceptAsync
CompletableFuture的thenAccept方法表示,第一个任务执行完成后,执行第二个回调方法任务,会将该任务的执行结果,作为入参,传递到回调方法中,但是回调方法是没有返回值的。
- public class FutureThenAcceptTest {
-
- public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
-
- CompletableFuture
orgFuture = CompletableFuture.supplyAsync( - ()->{
- System.out.println("原始CompletableFuture方法任务");
- return "捡田螺的小男孩";
- }
- );
-
- CompletableFuture thenAcceptFuture = orgFuture.thenAccept((a) -> {
- if ("捡田螺的小男孩".equals(a)) {
- System.out.println("关注了");
- }
-
- System.out.println("先考虑考虑");
- });
-
- System.out.println(thenAcceptFuture.get());
- }
- }
3. thenApply/thenApplyAsync
CompletableFuture的thenApply方法表示,第一个任务执行完成后,执行第二个回调方法任务,会将该任务的执行结果,作为入参,传递到回调方法中,并且回调方法是有返回值的。
- public class FutureThenApplyTest {
-
- public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
-
- CompletableFuture
orgFuture = CompletableFuture.supplyAsync( - ()->{
- System.out.println("原始CompletableFuture方法任务");
- return "捡田螺的小男孩";
- }
- );
-
- CompletableFuture
thenApplyFuture = orgFuture.thenApply((a) -> { - if ("捡田螺的小男孩".equals(a)) {
- return "关注了";
- }
-
- return "先考虑考虑";
- });
-
- System.out.println(thenApplyFuture.get());
- }
- }
- //输出
- 原始CompletableFuture方法任务
- 关注了
4. exceptionally
CompletableFuture的exceptionally方法表示,某个任务执行异常时,执行的回调方法;并且有抛出异常作为参数,传递到回调方法。
- public class FutureExceptionTest {
-
- public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
-
- CompletableFuture
orgFuture = CompletableFuture.supplyAsync( - ()->{
- System.out.println("当前线程名称:" + Thread.currentThread().getName());
- throw new RuntimeException();
- }
- );
-
- CompletableFuture
exceptionFuture = orgFuture.exceptionally((e) -> { - e.printStackTrace();
- return "你的程序异常啦";
- });
-
- System.out.println(exceptionFuture.get());
- }
- }
- //输出
- 当前线程名称:ForkJoinPool.commonPool-worker-1
- java.util.concurrent.CompletionException: java.lang.RuntimeException
- at java.util.concurrent.CompletableFuture.encodeThrowable(CompletableFuture.java:273)
- at java.util.concurrent.CompletableFuture.completeThrowable(CompletableFuture.java:280)
- at java.util.concurrent.CompletableFuture$AsyncSupply.run(CompletableFuture.java:1592)
- at java.util.concurrent.CompletableFuture$AsyncSupply.exec(CompletableFuture.java:1582)
- at java.util.concurrent.ForkJoinTask.doExec(ForkJoinTask.java:289)
- at java.util.concurrent.ForkJoinPool$WorkQueue.runTask(ForkJoinPool.java:1056)
- at java.util.concurrent.ForkJoinPool.runWorker(ForkJoinPool.java:1692)
- at java.util.concurrent.ForkJoinWorkerThread.run(ForkJoinWorkerThread.java:157)
- Caused by: java.lang.RuntimeException
- at cn.eovie.future.FutureWhenTest.lambda$main$0(FutureWhenTest.java:13)
- at java.util.concurrent.CompletableFuture$AsyncSupply.run(CompletableFuture.java:1590)
- ... 5 more
- 你的程序异常啦
5. whenComplete方法
CompletableFuture的whenComplete方法表示,某个任务执行完成后,执行的回调方法,无返回值;并且whenComplete方法返回的CompletableFuture的result是上个任务的结果。
- public class FutureWhenTest {
-
- public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
-
- CompletableFuture
orgFuture = CompletableFuture.supplyAsync( - ()->{
- System.out.println("当前线程名称:" + Thread.currentThread().getName());
- try {
- Thread.sleep(2000L);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- return "捡田螺的小男孩";
- }
- );
-
- CompletableFuture
rstFuture = orgFuture.whenComplete((a, throwable) -> { - System.out.println("当前线程名称:" + Thread.currentThread().getName());
- System.out.println("上个任务执行完啦,还把" + a + "传过来");
- if ("捡田螺的小男孩".equals(a)) {
- System.out.println("666");
- }
- System.out.println("233333");
- });
-
- System.out.println(rstFuture.get());
- }
- }
- //输出
- 当前线程名称:ForkJoinPool.commonPool-worker-1
- 当前线程名称:ForkJoinPool.commonPool-worker-1
- 上个任务执行完啦,还把捡田螺的小男孩传过来
- 666
- 233333
- 捡田螺的小男孩
6. handle方法
CompletableFuture的handle方法表示,某个任务执行完成后,执行回调方法,并且是有返回值的;并且handle方法返回的CompletableFuture的result是回调方法执行的结果。
- public class FutureHandlerTest {
-
- public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
-
- CompletableFuture
orgFuture = CompletableFuture.supplyAsync( - ()->{
- System.out.println("当前线程名称:" + Thread.currentThread().getName());
- try {
- Thread.sleep(2000L);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- return "捡田螺的小男孩";
- }
- );
-
- CompletableFuture
rstFuture = orgFuture.handle((a, throwable) -> { -
- System.out.println("上个任务执行完啦,还把" + a + "传过来");
- if ("捡田螺的小男孩".equals(a)) {
- System.out.println("666");
- return "关注了";
- }
- System.out.println("233333");
- return null;
- });
-
- System.out.println(rstFuture.get());
- }
- }
- //输出
- 当前线程名称:ForkJoinPool.commonPool-worker-1
- 上个任务执行完啦,还把捡田螺的小男孩传过来
- 666
- 关注了
多个任务组合处理
AND组合关系
thenCombine / thenAcceptBoth / runAfterBoth都表示:将两个CompletableFuture组合起来,只有这两个都正常执行完了,才会执行某个任务。
区别在于:
- thenCombine:会将两个任务的执行结果作为方法入参,传递到指定方法中,且有返回值
- thenAcceptBoth: 会将两个任务的执行结果作为方法入参,传递到指定方法中,且无返回值
- runAfterBoth 不会把执行结果当做方法入参,且没有返回值。
- public class ThenCombineTest {
-
- public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
-
- CompletableFuture
first = CompletableFuture.completedFuture("第一个异步任务"); - ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
- CompletableFuture
future = CompletableFuture - //第二个异步任务
- .supplyAsync(() -> "第二个异步任务", executor)
- // (w, s) -> System.out.println(s) 是第三个任务
- .thenCombineAsync(first, (s, w) -> {
- System.out.println(w);
- System.out.println(s);
- return "两个异步任务的组合";
- }, executor);
- System.out.println(future.join());
- executor.shutdown();
-
- }
- }
- //输出
- 第一个异步任务
- 第二个异步任务
- 两个异步任务的组合
OR 组合的关系
applyToEither / acceptEither / runAfterEither 都表示:将两个CompletableFuture组合起来,只要其中一个执行完了,就会执行某个任务。
区别在于:
- applyToEither:会将已经执行完成的任务,作为方法入参,传递到指定方法中,且有返回值
- acceptEither: 会将已经执行完成的任务,作为方法入参,传递到指定方法中,且无返回值
- runAfterEither:不会把执行结果当做方法入参,且没有返回值。
- public class AcceptEitherTest {
- public static void main(String[] args) {
- //第一个异步任务,休眠2秒,保证它执行晚点
- CompletableFuture
first = CompletableFuture.supplyAsync(()->{ - try{
-
- Thread.sleep(2000L);
- System.out.println("执行完第一个异步任务");}
- catch (Exception e){
- return "第一个任务异常";
- }
- return "第一个异步任务";
- });
- ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
- CompletableFuture
future = CompletableFuture - //第二个异步任务
- .supplyAsync(() -> {
- System.out.println("执行完第二个任务");
- return "第二个任务";}
- , executor)
- //第三个任务
- .acceptEitherAsync(first, System.out::println, executor);
-
- executor.shutdown();
- }
- }
- //输出
- 执行完第二个任务
- 第二个任务
AllOf
所有任务都执行完成后,才执行 allOf返回的CompletableFuture。如果任意一个任务异常,allOf的CompletableFuture,执行get方法,会抛出异常
- public class allOfFutureTest {
- public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
-
- CompletableFuture
a = CompletableFuture.runAsync(()->{ - System.out.println("我执行完了");
- });
- CompletableFuture
b = CompletableFuture.runAsync(() -> { - System.out.println("我也执行完了");
- });
- CompletableFuture
allOfFuture = CompletableFuture.allOf(a, b).whenComplete((m,k)->{ - System.out.println("finish");
- });
- }
- }
- //输出
- 我执行完了
- 我也执行完了
- finish
AnyOf
任意一个任务执行完,就执行anyOf返回的CompletableFuture。如果执行的任务异常,anyOf的CompletableFuture,执行get方法,会抛出异常
- public class AnyOfFutureTest {
- public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
-
- CompletableFuture
a = CompletableFuture.runAsync(()->{ - try {
- Thread.sleep(3000L);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- System.out.println("我执行完了");
- });
- CompletableFuture
b = CompletableFuture.runAsync(() -> { - System.out.println("我也执行完了");
- });
- CompletableFuture
- System.out.println("finish");
- // return "捡田螺的小男孩";
- });
- anyOfFuture.join();
- }
- }
- //输出
- 我也执行完了
- finish
thenCompose
thenCompose方法会在某个任务执行完成后,将该任务的执行结果,作为方法入参,去执行指定的方法。该方法会返回一个新的CompletableFuture实例
- 如果该CompletableFuture实例的result不为null,则返回一个基于该result新的CompletableFuture实例;
- 如果该CompletableFuture实例为null,然后就执行这个新任务
- public class ThenComposeTest {
- public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
-
- CompletableFuture
f = CompletableFuture.completedFuture("第一个任务"); - //第二个异步任务
- ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
- CompletableFuture
future = CompletableFuture - .supplyAsync(() -> "第二个任务", executor)
- .thenComposeAsync(data -> {
- System.out.println(data); return f; //使用第一个任务作为返回
- }, executor);
- System.out.println(future.join());
- executor.shutdown();
-
- }
- }
- //输出
- 第二个任务
- 第一个任务
CompletableFuture使用有哪些注意点
CompletableFuture 使我们的异步编程更加便利的、代码更加优雅的同时,我们也要关注下它,使用的一些注意点。
1. Future需要获取返回值,才能获取异常信息
- ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 5L,
- TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(10));
- CompletableFuture
future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { - int a = 0;
- int b = 666;
- int c = b / a;
- return true;
- },executorService).thenAccept(System.out::println);
-
- //如果不加 get()方法这一行,看不到异常信息
- //future.get();
Future需要获取返回值,才能获取到异常信息。如果不加 get()/join()方法,看不到异常信息。小伙伴们使用的时候,注意一下哈,考虑是否加try...catch...或者使用exceptionally方法。
2. CompletableFuture的get()方法是阻塞的。
CompletableFuture的get()方法是阻塞的,如果使用它来获取异步调用的返回值,需要添加超时时间~
- //反例
- CompletableFuture.get();
- //正例
- CompletableFuture.get(5, TimeUnit.SECONDS);
3. 默认线程池的注意点
CompletableFuture代码中又使用了默认的线程池,处理的线程个数是电脑CPU核数-1。在大量请求过来的时候,处理逻辑复杂的话,响应会很慢。一般建议使用自定义线程池,优化线程池配置参数。
4. 自定义线程池时,注意饱和策略
CompletableFuture的get()方法是阻塞的,我们一般建议使用future.get(3, TimeUnit.SECONDS)。并且一般建议使用自定义线程池。
但是如果线程池拒绝策略是DiscardPolicy或者DiscardOldestPolicy,当线程池饱和时,会直接丢弃任务,不会抛弃异常。因此建议,CompletableFuture线程池策略最好使用AbortPolicy,然后耗时的异步线程,做好线程池隔离哈。
参考资料
[1]Java8 CompletableFuture 用法全解: https://blog.csdn.net/qq_31865983/article/details/106137777
[2]基础篇:异步编程不会?我教你啊!: https://juejin.cn/post/6902655550031413262#heading-5
[3]CompletableFuture get方法一直阻塞或抛出TimeoutException: https://blog.csdn.net/xiaolyuh123/article/details/85023269
[4]编程老司机带你玩转 CompletableFuture 异步编程: https://zhuanlan.zhihu.com/p/111841508
[5]解决CompletableFuture异常阻塞: https://blog.csdn.net/weixin_42742643/article/details/111638260
本文转载自微信公众号「捡田螺的小男孩」,可以通过以下二维码关注。转载本文请联系捡田螺的小男孩公众号。