CompletableFuture 详解

|6440字|51阅读

CompletableFuture 简介

CompletableFuture是JDK8中新加入的一个实现类CompletableFuture,实现了Future, CompletionStage两个接口。

当一个Future可能需要显示地完成时,使用CompletionStage接口去支持完成时触发的函数和操作。

当两个及以上线程同时尝试完成、异常完成、取消一个CompletableFuture时,只有一个能成功。

CompletableFuture实现了CompletionStage接口的如下策略:

为了完成当前的CompletableFuture接口或者其他完成方法的回调函数的线程,提供了非异步的完成操作。

没有显式入参Executor的所有async方法都使用ForkJoinPool.commonPool()为了简化监视、调试和跟踪,所有生成的异步任务都是标记接口AsynchronousCompletionTask的实例。

所有的CompletionStage方法都是独立于其他共有方法实现的,因此一个方法的行为不会受到子类中其他方法的覆盖。

CompletableFuture实现了Future接口的如下策略:

CompletableFuture无法直接控制完成,所以cancel操作被视为是另一种异常完成形式。方法isCompletedExceptionally可以用来确定一个CompletableFuture是否以任何异常的方式完成。

以一个CompletionException为例,方法get()和get(long,TimeUnit)抛出一个ExecutionException,对应CompletionException。为了在大多数上下文中简化用法,这个类还定义了方法join()和getNow,而不是直接在这些情况中直接抛出CompletionException。

CompletableFuture中4个异步执行任务静态方法:

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public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier) {
        return asyncSupplyStage(asyncPool, supplier);
    }

public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier,Executor executor) {
    return asyncSupplyStage(screenExecutor(executor), supplier);
}

public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable) {
    return asyncRunStage(asyncPool, runnable);
}

public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable, Executor executor) {
    return asyncRunStage(screenExecutor(executor), runnable);
}

其中supplyAsync用于有返回值的任务,runAsync则用于没有返回值的任务。Executor参数可以手动指定线程池,否则默认ForkJoinPool.commonPool()系统级公共线程池, 注意:这些线程都是Daemon线程,主线程结束Daemon线程不结束,只有JVM关闭时,生命周期终止。

异常处理

CompletableFuture实现了Future接口,因此你可以像Future那样使用它。

其次,CompletableFuture并非一定要交给线程池执行才能实现异步,你可以像下面这样实现异步运行:

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@Test
public void test1() throws ExecutionException, InterruptedException {
    CompletableFuture<String> completableFuture = new CompletableFuture<>();
    new Thread(() -> {
        // 模拟执行耗时任务
        System.out.println("task doing...");
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 告诉completableFuture任务已经完成
        completableFuture.complete("ok");
    }).start();
    // 获取任务结果,如果没有完成会一直阻塞等待
    String result = completableFuture.get();
    System.out.println("计算结果:" + result);
}

如果没有意外,上面发的代码工作得很正常。但是,如果任务执行过程中产生了异常会怎样呢?

非常不幸,这种情况下你会得到一个相当糟糕的结果:异常会被限制在执行任务的线程的范围内,最终会杀死该线程,而这会导致等待get方法返回结果的线程永久地被阻塞。

客户端可以使用重载版本的get 方法,它使用一个超时参数来避免发生这样的情况。这是一种值得推荐的做法,你应该尽量在你的代码中添加超时判断的逻辑,避免发生类似的问题。

使用这种方法至少能防止程序永久地等待下去,超时发生时,程序会得到通知发生了TimeoutException 。不过,也因为如此,你不能确定执行任务的线程内到底发生了什么问题。

为了能获取任务线程内发生的异常,你需要使用 CompletableFuture的completeExceptionally方法将导致CompletableFuture内发生问题的异常抛出。这样,当执行任务发生异常时,调用get()方法的线程将会收到一个 ExecutionException异常,该异常接收了一个包含失败原因的Exception 参数。

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@Test
public void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {
    CompletableFuture<String> completableFuture = new CompletableFuture<>();
    new Thread(() -> {
        // 模拟执行耗时任务
        System.out.println("task doing...");
        try {
            Thread.sleep(3000);
            int i = 1/0;
        } catch (Exception e) {
            // 告诉completableFuture任务发生异常了
            completableFuture.completeExceptionally(e);
        }
        // 告诉completableFuture任务已经完成
        completableFuture.complete("ok");
    }).start();
    // 获取任务结果,如果没有完成会一直阻塞等待
    String result = completableFuture.get();
    System.out.println("计算结果:" + result);
}

举个例子 JDK CompletableFuture 自带多任务组合方法allOf和anyOf allOf是等待所有任务完成,构造后CompletableFuture完成 anyOf是只要有一个任务完成,构造后CompletableFuture就完成 其它方法的中文解释查看此文☞

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public class CompletableFutureDemo {
    @Test
	public void test1(){
        long start = System.currentTimeMillis();
        // 结果集
        List<String> list = new ArrayList<>();

        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

        List<Integer> taskList = Arrays.asList(2, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
        // 全流式处理转换成CompletableFuture[]+组装成一个无返回值CompletableFuture,join等待执行完毕。返回结果whenComplete获取
        CompletableFuture[] cfs = taskList.stream()
                .map(integer -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> calc(integer), executorService)
                                .thenApply(h->Integer.toString(h))
                                .whenComplete((s, e) -> {
                                    System.out.println("任务"+s+"完成!result="+s+",异常 e="+e+","+new Date());
                                    list.add(s);
                                })
                ).toArray(CompletableFuture[]::new);
        // 封装后无返回值,必须自己whenComplete()获取
        CompletableFuture.allOf(cfs).join();
        System.out.println("list="+list+",耗时="+(System.currentTimeMillis()-start));
    }

    public int calc(Integer i) {
        try {
            if (i == 1) {
                Thread.sleep(3000);//任务1耗时3秒
            } else if (i == 5) {
                Thread.sleep(5000);//任务5耗时5秒
            } else {
                Thread.sleep(1000);//其它任务耗时1秒
            }
            System.out.println("task线程:" + Thread.currentThread().getName()
                    + "任务i=" + i + ",完成!+" + new Date());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return i;
    }
}


常用多线程并发,取结果归集的几种实现方案

描述 原理 多任务并发执行 获取任务结果的顺序 异常捕捉 建议
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Future Future接口 支持 按照提交顺序获取结果 自己捕捉 CPU高速轮询,耗资源,可以使用,但不推荐
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FutureTask 接口RunnableFuture的唯一实现类,RunnableFuture接口继承自Future+Runnable 支持 未知 自己捕捉 功能不对口,并发任务这一块多套一层,不推荐使用
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CompletionService 内部通过阻塞队列+FutureTask接口 支持 支持任务完成的先后顺序 自己捕捉 推荐使用,没有JDK8CompletableFuture之前最好的方案,没有质疑
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CompletableFuture JDK8实现了Future, CompletionStage两个接口 支持 支持任务完成的先后顺序 原生API支持,返回每个任务的异常 API极端丰富,配合流式编程,速度飞起,推荐使用
上表来源:https://www.cnblogs.com/dennyzhangdd/p/7010972.html

参考:

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