Future CompletableFuture 使用

1-Future简介

1.1 简介

• Future 就是一个接口, 用于异步获取任务回调结果,这样中途可以做其他事,等到要取出结果再去取出, 它代表的是一种未来能获取到结果的对象
• 本质上是一种设计模式, 如果需要异步获得任务执行结果可以基于Future进行设计,比如RPC调用

1.2-Future源码

public interface Future<V> {
    
    
	// 取消任务执行
    boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
    // 任务是否取消
    boolean isCancelled();
    // 任务是否完成
    boolean isDone();
    //阻塞等待结果返回
    V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
    //超时阻塞等待结果返回
    V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

1.3-Future 基本使用

1.3.1 基于线程池

• 线程池提交的Callable类型任务返回的结果就是一个Future,我们可以通过Future的get方法异步获取到任务的执行结果.

ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
// 泛型指定返回的结果类型
Future<String> future = threadPool.submit(new Callable<String>() {
    
    
    @Override
    public String call() throws Exception {
    
    
         System.out.println("开始执行任务");
         Thread.sleep(3000);
         System.out.println("结束任务");
        return "[1,2,3,4]";
    }
});

System.out.println("我先去上班,下班回来再获取任务结果");
Thread.sleep(5000);

System.out.println("下班了开始获取任务结果: " + Thread.currentThread().getName());
String result = future.get(); // 阻塞等待任务完成
 System.out.println("下班了获取任务结果为: "+result + "  "+Thread.currentThread().getName());
                

输出:

我先去上班,下班回来再获取任务结果
开始执行任务
结束任务
下班了开始获取任务结果: main
下班了获取任务结果为: [1,2,3,4]  main

1.3.2 基于Thread

// FutureTask 本质上也是Future,因为它实现了 Runnable 和 Future 接口
// 将Callable任务包装成Future
 FutureTask<String> task = new FutureTask<>(new Callable<String>() {
    
    
    @Override
      public String call() throws Exception {
    
    
          System.out.println("开始任务");
          Thread.sleep(3000);
          System.out.println("结束任务");
          return "[1,2,3,4]";
      }
  });
	new Thread(task).start();
	System.out.println("我先去上班,下班回来再获取任务结果");
 
 	System.out.println("开始获取任务结果");
  String res = task.get(); // 阻塞等待任务完成
  System.out.println("获取任务结果完成");

  System.out.println(res);

输出:

开始获取任务结果
开始任务
结束任务
获取任务结果完成
[1,2,3,4]

1.4- 简单手写实现Future的功能

1.4.1 实现自定义Future接口

public class MyFuture<V> implements Future<V> {
    
    

    private volatile boolean isEnd;

    private V result;

    @Override
    public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
    
    
        return false;
    }

    @Override
    public boolean isCancelled() {
    
    
        return false;
    }

    @Override
    public boolean isDone() {
    
    
        return isEnd;
    }

	// 当任务还未完成,释放对象锁并进入等待队列
    @Override
    public synchronized V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
    
    
        while (!isDone()){
    
    
            this.wait(); 
        }
        return result;
    }

    @Override
    public V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
    
    
        return null;
    }

	// 当任务完成后回调, 更新任务状态并唤醒此对象锁上的所有阻塞线程
    public synchronized void finishCompletion(V result) {
    
    
        if(isDone())
            return;

        this.result = result;
        this.isEnd = true;
        notifyAll();
    }
}

1.4.2 执行任务返回Future对象

public class FutureExecutors {
    
    

    private FutureExecutors(){
    
    }
	// 异步执行有返回结果的任务并返回MyFuture对象,当异步执行完成通过finishCompletion回调
    public static <T>  MyFuture<T> excuteTask(MyTask<T> task){
    
    
        MyFuture<T> f = new MyFuture<>();
        new Thread(()->{
    
    
            T res = task.run();
            f.finishCompletion(res);
        }).start();
        return f;
    }
    
  	public interface MyTask<T> {
    
    
        T run();
    }

}

1.4.3 测试

MyFuture<List<String>> myFuture = FutureExecutors.excuteTask(() -> {
    
    
  	 System.out.println("开始执行任务");
      try {
    
    
          Thread.sleep(3000);
      } catch (InterruptedException e) {
    
    
          e.printStackTrace();
      }
      System.out.println("结束任务");
      return Arrays.asList("1", "2", "3");
});


        System.out.println("开始获取任务结果: " + Thread.currentThread().getName());
        List<String> list = myFuture.get();
        System.out.println("结束获取任务结果: "+list + "  "+Thread.currentThread().getName());

输出:

开始获取任务结果: main
开始执行任务
结束任务
结束获取任务结果: [1, 2, 3]  main

2、CompletableFuture 异步任务编排

2.1 简介

• 就是组合去使用多种异步任务进行协调编排,比如任务A执行后才执行任务B, 或者任务A,B,C都执行完后才回调
• 类似与Vue的Promise

2.2 runAsync方法

ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);
System.out.println("1");
CompletableFuture.runAsync(()->{
    
    
    System.out.println("开始 [ "+Thread.currentThread().getName());
    try {
    
    
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
    
    
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("结束 [ "+Thread.currentThread().getName());
},threadPool);

System.out.println("2");

输出:

• 其实就是普通异步任务执行而已

1
2
开始 [ pool-1-thread-1
结束 [ pool-1-thread-1

2.3 supplyAsync方法

• 与runAsync不同时, supplyAsync的异步任务的执行有返回值,通过future的get方法即可返回

 System.out.println("1");
 CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    
    
            System.out.println("开始 [ " + Thread.currentThread().getName());
           /* try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }*/
            System.out.println("结束 [ " + Thread.currentThread().getName());
            return "[1,2,3,4]";
}, threadPool);

Thread.sleep(2000);
System.out.println("2");

String s = future.get(); // 阻塞等待异步任务的结果返回
System.out.println(s);

System.out.println("3");

输出:

1
开始 [ pool-1-thread-1
2
结束 [ pool-1-thread-1
[1,2,3,4]
3

2.4 whenComplete和whenCompleteAsync方法

• 异步任务执行后触发的回调,并且会把上一级任务执行的结果和异常信息回调

whenComplete/whenCompleteAsync区别:

• 以后凡是方法不以 Async结尾, 就是异步任务间使用相同的线程执行,而 带Async结尾的方法可能会使用其他线程 执行(如果是使用相同的线程池,也可能会被同一个线程选中执行)

 CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    
    
            System.out.println("开始 [ " + Thread.currentThread().getName());
            try {
    
    
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }
            //int i = 10 / 0;
            System.out.println("结束 [ " + Thread.currentThread().getName());
            return "Sb";
        }, threadPool).whenComplete((result,exception)-> {
    
    
            System.out.println("异步任务结束触发回调 [ " + Thread.currentThread().getName());
            System.out.println("上一级任务结果为： " + result);
            System.out.println("上一级任务异常为: " + exception);
        }).exceptionally((exception) -> {
    
    return "SB失败";});

        String s = future.get(); // 阻塞等待异步任务结果返回
        System.out.println(s);

输出:

开始 [ pool-1-thread-1
结束 [ pool-1-thread-1
异步任务结束触发回调 [ pool-1-thread-1
上一级任务结果为： Sb
上一级任务异常为: null
Sb

2.5 handler和handleAsync方法

• 与whenComplete区别就是, whenComplete最终执行结果为null无法返回, 而handler可以将执行结果最终进行返回

public void test04() throws ExecutionException, InterruptedException {
    
    
        System.out.println("1");
        CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    
    
            System.out.println("开始 [ " + Thread.currentThread().getName());
            try {
    
    
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("结束 [ " + Thread.currentThread().getName());
            return "Sb";
        }, threadPool).handleAsync((result,exception)->{
    
    
            System.out.println("异步任务结束触发回调 [ " + Thread.currentThread().getName());
            return result +" is you !"; //将任务结果重新计算返回
        });

        String s = future.get();
        System.out.println(s);
        System.out.println("3");
    }

输出:

开始 [ pool-1-thread-1
结束 [ pool-1-thread-1
异步任务结束触发回调 [ ForkJoinPool.commonPool-worker-1
Sb is you !

2.6 线程串行化

• 就是将多个异步任务串行化执行

 /** 
        thenRun 任务A和任务B之间没关系, 最终不返回任务结果 (即future.get()没有返回值)
        thenAcceptAsync  任务B可以拿到任务A的结果，最终不返回任务结果
        thenApply  任务B可以拿到任务A的结果， 最终返回任务结果
     */
    @org.junit.Test
    public void test05() throws ExecutionException, InterruptedException{
    
    
        System.out.println("1");
        // 注意： 最后执行完future.get()没有返回值
       /* CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("任务A开始 [ " + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("任务A结束 [ " + Thread.currentThread().getName());
            return "Sb";
        }, threadPool).thenRun(() -> {
            System.out.println("任务B开始结束 [ " + Thread.currentThread().getName());
        });
*/
       /* CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("任务A开始 [ " + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("任务A结束 [ " + Thread.currentThread().getName());
            return "Sb";
        }, threadPool).thenAcceptAsync((result) -> {
            System.out.println("任务B开始 [ " + Thread.currentThread().getName());
            System.out.println("任务A的结果为:" + result);
            System.out.println("任务B结束 [ " + Thread.currentThread().getName());
        });*/

        CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    
    
            System.out.println("任务A开始 [ " + Thread.currentThread().getName());
            try {
    
    
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("任务A结束 [ " + Thread.currentThread().getName());
            return "Sb";
        }, threadPool).thenApply((result) -> {
    
    
            System.out.println("任务B开始 [ " + Thread.currentThread().getName());
            System.out.println("任务A的结果为:" + result);
            System.out.println("任务B结束 [ " + Thread.currentThread().getName());
            return result + " is you ? ";
        });

        System.out.println(future.get());
        System.out.println("3");
    }

2.7 组合任务（都要完成）

• 组合任务都完成后可触发自定义任务

 /**
     *  6- 任务组合    （都要完成）
     *        组合任务都完成后触发自定义任务
     *          runAfterBoth       组合两个future、最终不反悔future的结果
     *          thenCombine        可以获取到两个任务future的结果，有返回值
     *          thenAcceptBoth     可以获取到两个任务future的结果，无返回值
     *
     */
    @org.junit.Test
    public  void test06() throws ExecutionException, InterruptedException {
    
    
    // 创建异步任务A和B
        CompletableFuture<Integer> futureA = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    
    
            System.out.println("任务A开始 [ " + Thread.currentThread().getName());
            try {
    
    
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("任务A结束 [ " + Thread.currentThread().getName());
            return 520;
        }, threadPool);

        CompletableFuture<String> futureB = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    
    
            System.out.println("任务B开始 [ " + Thread.currentThread().getName());
            try {
    
    
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("任务B结束 [ " + Thread.currentThread().getName());
            return "Sb";
        }, threadPool);

		// 1-runAfterBothAsync
      /*  futureA.runAfterBothAsync(futureB,() -> {
            System.out.println("任务AB都完成了 [ " + Thread.currentThread().getName());
        },threadPool);*/

		// 2-thenAcceptBothAsync    -回调可拿到任务AB的结果
      /*  futureA.thenAcceptBothAsync(futureB,(resultA,resultB)->{
            System.out.println("任务AB都完成了 [ " + Thread.currentThread().getName());
            System.out.println("任务A结果为: "+resultA+"、任务B结果为： "+ resultB);
        },threadPool);*/

		
      /*  futureA.thenAcceptBoth(futureB,(resultA,resultB)->{
            // 示例不带Async 用的是 A 或者 B 的线程
            System.out.println("任务AB都完成了 [ " + Thread.currentThread().getName());
            System.out.println("任务A结果为: "+resultA+"、任务B结果为： "+ resultB);
        });*/

		// 3-thenCombineAsync    -最终异步任务有返回结果
        CompletableFuture<String> future = futureA.thenCombineAsync(futureB, (resultA, resultB) -> {
    
    
            System.out.println("任务AB都完成了 [ " + Thread.currentThread().getName());
            System.out.println("任务A结果为: " + resultA + "、任务B结果为： " + resultB);
            return resultA + "------>" + resultB;
        }, threadPool);

        System.out.println(future.get());
    }

2.7 组合任务II（一个完成即可触发）

• 组合任务只要有一个完成后可触发自定义任务

/**
     *          runAfterEither  无返回值， 无法获得上级任务的结果
     *          acceptEitherAsync 无返回值, 可以获得上级任务的结果
     *  		applyToEitherAsync 有返回值, 可以获得上级任务的结果
     */
    @org.junit.Test
    public void test07() throws ExecutionException, InterruptedException {
    
    
        CompletableFuture<String> futureA = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    
    
            System.out.println("任务A开始 [ " + Thread.currentThread().getName());
            try {
    
    
                Thread.sleep(5000);
            } catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("任务A结束 [ " + Thread.currentThread().getName());
            return "A---->";
        }, threadPool);

        CompletableFuture<String> futureB = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    
    
            System.out.println("任务B开始 [ " + Thread.currentThread().getName());
            try {
    
    
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("任务B结束 [ " + Thread.currentThread().getName());
            return "Sb";
        }, threadPool);

       /* CompletableFuture<Void> future = futureA.runAfterEither(futureB, () -> {
            System.out.println("任务A或者B完成了 [ " + Thread.currentThread().getName());
        });*/

      /*  CompletableFuture<Void> future = futureA.acceptEitherAsync(futureB, (result) -> {
            System.out.println("任务A或者B完成了 [ " + Thread.currentThread().getName());
            System.out.println("任务A或者B的结果为:  [ " + result);
        });*/

        CompletableFuture<Object> future = futureA.applyToEitherAsync(futureB, (result) -> {
    
    
            System.out.println("任务A或者B完成了 [ " + Thread.currentThread().getName());
            System.out.println("任务A或者B的结果为:  " + result);
            return result + "******";
        }, threadPool);

        System.out.println(future.get());
    }

2.8 多组合任务

• all方法 – future.get方法等待所有任务都执行完才返回（类似Promise.all）
• anyOf 方法 – future.get方法等待所有任务只要有一个执行完才返回

如果每个异步任务的结果都通过future.get方法去同步收集结果,将会大大耗费时间,

//比如任务A返回要3秒,任务B返回要2秒, 任务C返回要1秒,
futureA.get(); //3秒
futureB.get(); // 2秒
futureC.get(); // 1秒
// 最终耗时将是6秒
但是通过anyOf方法同时异步执行最终可能只需要3秒既可以返回所有数据

final static int TASK_COUNT = 5;
@org.junit.Test
public   void test08() throws ExecutionException, InterruptedException {
    
    
    	// 初始化5个异步任务
        CompletableFuture<String>[] taskArr = new CompletableFuture[TASK_COUNT];
        for (int i = 0; i < TASK_COUNT; i++) {
    
    
            int a = i;
            CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    
    
                System.out.println("任务"+a+"开始 [ " + Thread.currentThread().getName());
                try {
    
    
                    Thread.sleep(new Random().nextInt(5)*1000);
                } catch (InterruptedException e) {
    
    
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("任务"+a+"结束 [ " + Thread.currentThread().getName());
                return "任务"+a;
            });
            taskArr[i] = future;
        }

        // 1 - allOf  -
       // CompletableFuture<Void> allOf = CompletableFuture.allOf(taskArr);
       // Void result = allOf.get(); // 阻塞等待所有任务结束,返回值为空

        // 2- anyOf
        CompletableFuture<Object> anyOf = CompletableFuture.anyOf(taskArr);
        Object result = anyOf.get(); // 阻塞等待任意一个任务结束
        System.out.println("结果为: "+result); // 返回那一个先结束任务的结果

        // 依次获得其他任务结果
        for (int i = 0; i < TASK_COUNT; i++) {
    
    
            System.out.println("任务"+i+"的结果为: "+taskArr[i].get());
        }
    }

2.7 总结

• 不带Async方法异步任务间使用相同线程
• 带额外的Executor参数的方法使用的是指定线程池执行任务,不带额外的Executor参数的方法就是用自己的线程执行
• run开头方法没有最终异步任务返回值, 也无法获取到上级任务结果
• acept开头方法没有最终异步任务返回值, 但是获取到上级任务结果
• apply开头方法 有最终异步任务返回值, 也获取到上级任务结果