JUC-CompletableFuture

1. CompletableFuture 简介

JUC 中提供的一个实现异步编程的工具类。实现了 Future 和 CompletionStage 两个接口，主要用作于创建，组合，处理多个异步任务
核心思想是 异步任务的链式处理

2. CompletableFuture 与 Future 的区别

传统的 Future 接口在获取结果时，如果任务未完成，会阻塞，直到任务完成，或超时。 Future 的缺点如下

无法主动通知任务完成

只能通过手动调用 get 方法 来阻塞线程获取结果
无法进行任务组合

多个 Future 任务不能组合在一起进行复杂的依赖处理
没有回调机制

而 CompletableFuture 引入了 非阻塞 与 回调机制

3. CompletableFuture 常用 API

3.1 创建 CompletableFuture 实例对象的方法

CompletableFuture.supplyAsync()
- 有返回值的
CompletableFuture.runAsync()
- 无返回结果

这两个方法，都可以传入自定义线程池

在这里插入图片描述

3.2 组合与处理异步结果

基本回调方法
1. thenApply(Function)
  
  当任务完成时，应用指定的函数对结果进行转换，并返回一个新的 CompletableFuture
```
java">future.thenApply(result -> result + " processed")
```
2. thenAccept(Consumer)
  
  任务完成时，执行指定的动作，对结果进行消费，无返回值
```
java">future.thenAccept(result -> System.out.println("Result: " + result))
```
3. thenRun(Runnable)
  
  任务完成时，执行一个 Runnable, 但不处理结果
```
java">future.thenRun(() -> System.out.println("Task finished"))
```
合并与组合任务
1. thenCombine()
  
  合并两个独立的 CompletableFuture，当都完成时，执行一个 BiFunction 进行处理，并返回一个新的 CompletableFuture
```
java">future1.thenCombine(future2, (res1, res2) -> res1 + res2)
```
2. thenCompose()
  
  类似于 flatMap，将两个 CompletableFuture 链接起来，第一个 CompletableFuture 完成时，将其结果作为输入参数交给下一个 CompletableFuture。
```
java">future1.thenCompose(result -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> result + " combined"))
```
3. anyOf() 和 allOf()
  - anyOf()：当任意一个 CompletableFuture 完成时返回（常用于“只要有一个任务完成”时）。
  - allOf()：当所有 CompletableFuture 都完成时返回（常用于“等待所有任务完成”时）。
异常处理

a. exceptionally(Function<Throwable, ? extends T>)

如果 CompletableFuture 执行期间抛出了异常，则使用指定的函数处理异常，并返回一个默认值。
```
java">future.exceptionally(ex -> "Error occurred: " + ex.getMessage())
```
b. handle(BiFunction<T, Throwable, R>)

无论任务成功或失败，均会触发该方法，接收 result 和 Throwable 两个参数。
```
java">future.handle((result, ex) -> ex == null ? result : "Error: " + ex.getMessage())
```
阻塞获取结果

尽管 CompletableFuture 更推荐使用回调方法处理结果，但有时我们需要阻塞获取最终结果，可以使用以下方法：

get()：阻塞等待，直到 CompletableFuture 完成。
get(long timeout, TimeUnit unit)：带超时限制的阻塞获取。
join()：与 get() 类似，但不会抛出 Checked Exception。

4. CompletableFuture 的应用场景

4.1 异步任务的链式处理

使用 thenApply()、thenAccept() 和 thenRun() 方法，可以将多个任务串联起来进行顺序执行，实现异步任务的链式处理。

4.2 并行任务的合并与汇总

CompletableFuture.allOf() 可以用于等待所有任务完成，thenCombine() 和 thenCompose() 可以将多个异步任务的结果合并。

4.3 异常处理与结果回退

使用 exceptionally()、handle() 等方法，可以优雅地处理异步任务执行过程中的异常情况。

4.4 异步任务的超时控制

可以通过 orTimeout() 和 completeOnTimeout() 方法实现对异步任务的超时控制。

5. 代码示例

java">import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;public class CompletableFutureExample {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {// 创建一个异步任务CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {try {Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}return "Hello";});// 创建另一个异步任务，并将两个结果进行合并CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {try {Thread.sleep(300);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}return "World";});// 合并两个任务结果CompletableFuture<String> combinedFuture = future1.thenCombine(future2, (res1, res2) -> res1 + " " + res2);// 处理合并后的结果combinedFuture.thenAccept(result -> System.out.println("Result: " + result));// 异常处理CompletableFuture<String> exceptionHandledFuture = combinedFuture.exceptionally(ex -> "Error: " + ex.getMessage());// 阻塞获取最终结果System.out.println("Final Result: " + exceptionHandledFuture.get());}
}