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1.Future
2.CompletableFuture
2.1.为什么会有CompletableFuture#xff1f;
2.2.使用
2.2.1.提交任务获取结果
2.2.2.回调函数
2.2.3.CompletableFuture嵌套问题 1.Future
Java中的Future接口代表一个异步计算。其提供了一组规范用来对异步计算任务进行管理控制…
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1.Future
2.CompletableFuture
2.1.为什么会有CompletableFuture
2.2.使用
2.2.1.提交任务获取结果
2.2.2.回调函数
2.2.3.CompletableFuture嵌套问题 1.Future
Java中的Future接口代表一个异步计算。其提供了一组规范用来对异步计算任务进行管理控制。 V get(): 阻塞等待计算完成然后返回结果。如果计算抛出了异常则此方法将重新抛出该异常。它有两个重载版本区别是是否允许设置阻塞超时的时间。 boolean isDone(): 返回true如果任务已完成无论是否成功否则返回false。这包括正常完成、被取消或执行时抛出异常的情况。 boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning): 尝试取消任务的执行。如果任务尚未开始它将被取消如果任务正在运行且mayInterruptIfRunning为true则执行该任务的线程将被中断如果任务已经完成取消请求将被忽略。此方法返回true表示任务已被取消无论是之前已取消还是由于此次调用而取消。 boolean isCancelled(): 如果任务在正常完成前被取消则返回true。
代码示例
下面为了演示的全面一点会把经常用到的api都调用一遍其实直接get就能去拿值了。isDone和isCancelled只是为了保险起见而已。
import java.util.concurrent.*;
public class FutureAPIDemo {
public static void main(String[] args) {ExecutorService executor Executors.newFixedThreadPool(1);
FutureString future executor.submit(() - {Thread.sleep(2000); // 模拟耗时操作return Hello from Future!;});
// 检查任务是否完成while (!future.isDone()) {System.out.println(Task is not done yet...);try {Thread.sleep(500); // 让主线程等待一段时间} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();break;}}
// 尝试获取结果if (!future.isCancelled()) {try {String result future.get(); // 这里会阻塞直到获取到结果System.out.println(Result: result);} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {System.err.println(Error getting result: e.getMessage());}} else {System.out.println(Task was cancelled.);}
// 尝试取消任务实际在这个例子中不会改变状态因为任务已经完成boolean cancellationResult future.cancel(true);System.out.println(Cancellation attempt result: cancellationResult);
executor.shutdown();}
}
Future接口只规定了规范具体实现是什么样子的喃Future怎么就能去控制异步任务了我们具体选一个实现类来看看可以看到JDK种带了很多Future的实现 我们选FutureTask
public class FutureTaskV implements RunnableFutureV
可以看到FutureTask其实就是一条线程
其实异步任务本质上就是一条线程脱离主线程另起炉灶去跑一个方法逻辑。
public interface RunnableFutureV extends Runnable, FutureV
然后用一个函数式接口指向业务逻辑有很多状态字段通过状态去控制线程以及整个异步任务的退出和任务获取等以get方法为例
public class FutureTaskV implements RunnableFutureV {private volatile int state;private static final int NEW 0;private static final int COMPLETING 1;private static final int NORMAL 2;private static final int EXCEPTIONAL 3;private static final int CANCELLED 4;private static final int INTERRUPTING 5;private static final int INTERRUPTED 6;
private CallableV callable;private Object outcome; // non-volatile, protected by state reads/writesprivate volatile Thread runner;private volatile WaitNode waiters;
public V get(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {if (unit null)throw new NullPointerException();int s state;if (s COMPLETING (s awaitDone(true, unit.toNanos(timeout))) COMPLETING)throw new TimeoutException();return report(s);}......
}
2.CompletableFuture
2.1.为什么会有CompletableFuture
future只是实现了基础的异步编程而已但是其性能仍然可以优化其使用上还可以扩展能多能力completableFuture可以理解为future的升级版本
CompletableFuture 提供了一系列方法如thenApply, thenCompose, thenCombine等允许你轻松地组合多个异步操作构建复杂的异步工作流。相比之下Future仅提供了获取结果或取消任务的基本功能。CompletableFuture 支持注册回调函数当异步操作完成时自动执行这些函数无需显式调用get()方法阻塞主线程。这使得代码更易于编写和理解避免了“回调地狱”。CompletableFuture 内部使用了ForkJoinPool或其他线程池这通常比手动管理线程更高效。此外CompletableFuture的实现考虑了并发场景下的性能优化。
2.2.使用
2.2.1.提交任务获取结果
CompletableFuture支持两种提交任务的方式 runAsync supplyAsync
两者的区别是前者没有返回值后者有返回值。
不管是runAsync也好还是supplyAsync也好他们用来接收任务的参数都是一个函数式接口这意味着什么喃意味着可以直接通过lambda表达式来定义任务。
获取结果和Future是一样的如果没有获取到任务的结果就会一直阻塞直到获取到为止。
以下以runAsync为例做一个代码演示
CompletableFuture completableFuture CompletableFuture.runAsync(() - {try {Thread.sleep(1000);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}
});
completableFuture.get();//这里会阻塞直到任务执行完成
2.2.2.回调函数
当任务执行完成后我们期待有后续的关联操作就需要用上回调函数了。CompletableFuture比起Future来说用起来很方便的一点就是CompletableFuture支持回调函数。
CompletableFuture支持三种回调函数 thenRun无参无返回。 thenAccept有参无返回。 thenApply有参有返回。
以下是代码示例
thenRun:
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;public class CompletableFutureExample {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {CompletableFutureVoid future CompletableFuture.supplyAsync(() - {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println(CompletableFuture is done.);return null;}).thenRun(() - System.out.println(Task completed.));future.get(); // 等待任务完成}
}thenAccept
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;public class CompletableFutureExample {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {CompletableFutureString future CompletableFuture.supplyAsync(() - {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}return Hello, CompletableFuture!;}).thenAccept(result - System.out.println(Result: result));future.get(); // 等待任务完成}
}thenApply
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;public class CompletableFutureExample {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {CompletableFutureString future CompletableFuture.supplyAsync(() - {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}return Hello, CompletableFuture!;}).thenApply(result - result.toUpperCase());System.out.println(future.get()); // 输出: HELLO, COMPLETABLEFUTURE!}
}2.2.3.CompletableFuture嵌套问题
CompletableFuture存在嵌套问题举个例 以上两个函数的返回值都是一个CompletableFuture链式调用它们就会现成一个CompletableFuture嵌套 CompletableFuture提供了对CompletableFuture编排的API支持对多个CompletableFuture做聚合操作如下我们可以调用thenCompose来将多层嵌套展开 CompletableFuture一共提供了四种对CompletableFuture进行编排的API thenCompose对多个CompletableFuture进行链式编排。 thenCombine对两个CompletableFuture进行map操作。 allof将多个任务聚合成一个任务集集合中全部任务完成后才能继续往下走。 anyof将多个任务聚合成一个任务集集合中任意一个任务完成后就能继续往下走。
以下是代码示例
thenCompose
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;public class CompletableFutureComposition {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {CompletableFutureString firstFuture CompletableFuture.supplyAsync(() - {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}return First Result;});CompletableFutureString secondFuture firstFuture.thenCompose(s - CompletableFuture.supplyAsync(() - {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}return s Second Result;}));System.out.println(secondFuture.get());}
}thenCombine
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;public class CompletableFutureComposition {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {CompletableFutureString firstFuture CompletableFuture.supplyAsync(() - {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}return First Result;});CompletableFutureString secondFuture CompletableFuture.supplyAsync(() - {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}return Second Result;});CompletableFutureString combinedFuture firstFuture.thenCombine(secondFuture, (s1, s2) - s1 s2);System.out.println(combinedFuture.get());}
}allOf
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;public class CompletableFutureComposition {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {CompletableFutureVoid firstFuture CompletableFuture.runAsync(() - {try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println(First task done);});CompletableFutureVoid secondFuture CompletableFuture.runAsync(() - {try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println(Second task done);});CompletableFutureVoid allFutures CompletableFuture.allOf(firstFuture, secondFuture);allFutures.get();System.out.println(All tasks are done);}
}anyOf
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;public class CompletableFutureComposition {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {CompletableFutureVoid firstFuture CompletableFuture.runAsync(() - {try {TimeUnit.SECONDS.sleep(3);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println(First task done);});CompletableFutureVoid secondFuture CompletableFuture.runAsync(() - {try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println(Second task done);});CompletableFutureVoid anyFuture CompletableFuture.anyOf(firstFuture, secondFuture);anyFuture.get();System.out.println(At least one task is done);}
}
