【JAVA多线程】CompletableFuture原理剖析

devtools/2024/9/25 4:35:42/

前文讲解了completablefuture的使用,本文将剖析其核心原理,前文连接:

【JAVA多线程】Future,专为异步编程而生_java future异步编程-CSDN博客

目录

1.任务组成任务链

2.默认使用ForkjoinPool作为线程池

3.任务是被串行执行的


1.任务组成任务链

completablefuture最核心的两个属性:

volatile Object result;//用来存放任务的执行结果
volatile Completion stack;//用来存放接下来要执行的任务

来看看Completion长什么样子:

不难发现,它是个runnable,而且内部还包含一个next指针,这种结构是能组成链表的:

2.默认使用ForkjoinPool作为线程池

completableFuture中创建同步/异步任务的时候是可以传参传一个线程池进去的,用来作为执行这个任务的线程池。但也可以不传,不传的时候completableFuture内部默认用的ForkJoinPool来执行任务:

java">private static final Executor asyncPool = useCommonPool ?ForkJoinPool.commonPool() : new ThreadPerTaskExecutor();public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable) {return asyncRunStage(asyncPool, runnable);
}

ForkJoinPool博主在上一篇文章里已经聊过了:

【JAVA多线程】ForkJoinPool,为高性能并行计算量身打造的线程池_forkjoinpool 并行度-CSDN博客

completableFuture之所以选ForkJoinPool来执行任务无非是看中了它的两个核心点:

  • 工作窃取(线程间的负载均衡)

  • fork join(自带对任务的同步、异步控制以保证结果的绝对正确)

ForkJoinPool.commonPool取到的是全局唯一的一个线程池,也就是说所有completableFuture的没有传参线程池的任务,用的都是同一个ForkJoinPool线程池,不同completableFuture的任务是可以并行执行的,所以ForkJoinPool的两个核心点能被完美利用起来。

3.任务是被串行执行的

可以看到不管是同步和异步都会进uniApplyStage这个方法,区别只是传参不同:

java">public <U> CompletableFuture<U> thenApply(Function<? super T,? extends U> fn) {return uniApplyStage(null, fn);
}
public <U> CompletableFuture<U> thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn) {return uniApplyStage(asyncPool, fn);}

uniApplyStage这个方法:

java">private <V> CompletableFuture<V> uniApplyStage(Executor e, Function<? super T,? extends V> f) {if (f == null) throw new NullPointerException();CompletableFuture<V> d =  new CompletableFuture<V>();if (e != null || !d.uniApply(this, f, null)) {//thenApply会进uniApplyUniApply<T,V> c = new UniApply<T,V>(e, d, this, f);push(c);//thenApplyAsync直接进栈c.tryFire(SYNC);}return d;}

thenApply会进uniApply会判断一下前置任务有没有完,完了的话直接执行它,没有完的话,就return false。

java">final <S> boolean uniApply(CompletableFuture<S> a,Function<? super S,? extends T> f,UniApply<S,T> c) {Object r; Throwable x;if (a == null || (r = a.result) == null || f == null)//判断前置任务有没有完return false;tryComplete: if (result == null) {if (r instanceof AltResult) {if ((x = ((AltResult)r).ex) != null) {completeThrowable(x, r);break tryComplete;}r = null;}try {if (c != null && !c.claim())return false;@SuppressWarnings("unchecked") S s = (S) r;completeValue(f.apply(s));//前置任务完了的话直接执行当前任务} catch (Throwable ex) {completeThrowable(ex);}}return true;
}

总结起来就是:

同步任务先尝试一下能不能执行,不能执行就进栈。异步任务直接进栈。

这个时候我们就发现了一个问题,completable中的任务一定是被串行执行的,比如下面这种链式调用,异步任务一定是排在同步任务之后执行的,不存在异步任务会和同步任务一起执行:

java"> CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {System.out.println("Fetching data...");try {Thread.sleep(2000); // 模拟耗时操作} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();throw new IllegalStateException(e);}System.out.println("Data fetched.");return "Data from the network";}, executor).thenApply(data -> {System.out.println("Parsing data...");String parsedData = parseData(data);System.out.println("Data parsed.");return parsedData;}).thenApplyAsync(parsedData -> {System.out.println("Saving data to database...");saveToDatabase(parsedData);System.out.println("Data saved.");return "Data processed.";}, executor);

这里我们也发现了一个关键点,也是Completable中很容易被混淆的一点:

complateFuture中的同步和异步只是执行线程的不同,异步并不能和当前任务在同一时间并驾齐驱的被执行,也是按顺序被执行的。

这就回到上文说的,为什么默认用ForkJoinPool去作为线程池,而且全局所有CompletableFuture都公用一个线程池,就是因为只有不同completableFuture的任务才会被并行执行,ForkJoinPool的工作窃取才有意义,同一个complateFuture每个时刻都只有一个任务在执行,没有并行执行的说法,用ForkJoinPool没任何意义。

所以我们要清楚的搞明白: CompletableFuture只是个同步/异步任务的编排工具类,为了保证任务执行顺序的绝对正确,同一个CompletableFuture内的任务是串行执行的,不管同步任务、还是异步任务都在排队在同一个栈里!所以其并不具备线程池这种能提高任务执行速度的能力的,它只是更方便的进行异步编程而已!一定要区分好!


http://www.ppmy.cn/devtools/98249.html

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