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CompletableFutrue异步处理

news 2025/9/14 21:07:56

异步处理

一、线程的实现方式

1. 线程的实现方式

1.1 继承Thread

class ThreadDemo01 extends Thread{@Overridepublic void run() {System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName());}
}

1.2 实现Runnable接口

class ThreadDemo02 implements Runnable{@Overridepublic void run() {System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName());}
}

1.3 Callable接口

class MyCallable implements Callable<Integer>{@Overridepublic Integer call() throws Exception {System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName());return 10;}
}

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {System.out.println("main方法执行了...");ThreadDemo01 t1 = new ThreadDemo01();t1.start();ThreadDemo02 t2 = new ThreadDemo02();new Thread(t2).start();new Thread(()->{System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName());}).start();// 通过Callable接口来实现  FutureTask 本质上是一个Runnable接口FutureTask futureTask = new FutureTask(new MyCallable());Thread t3 = new Thread(futureTask);t3.start();// 阻塞等待子线程的执行完成，然后获取线程的返回结果Object o = futureTask.get();System.out.println("o = " + o);System.out.println("main方法结束了...");}

2.线程池的实现

上面的三种获取线程的方法是直接获取，没有对线程做相关的管理，这时可以通过线程池来更加高效的管理线程对象。

// 定义一个线程池对象private static ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);

然后我们就可以通过这个线程池对象来获取对应的线程

        service.execute(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("线程池--》当前线程:" + Thread.currentThread().getName());}});

3. 获取线程的区别

通过上面的介绍我们发现获取线程的方式

继承Thread对象
实现Runnable接口
实现Callable接口
线程池

继承Thread对象和实现Runnable接口没有办法获取返回结果的，实现Callable接口可以获取线程的返回结果。当然这三种方式都不能控制我们的资源，线程池可以控制资源。

二、线程池的详解

1.线程池的创建方式

通过Executors的静态方法
通过 new ThreadPoolExecutor方式创建

七大参数的作用

参数	作用
corePoolSize	核心线程数，线程池创建好后就准备就绪的线程数量，一直存在
maximumPoolSize	最大线程数量，控制资源
keepAliveTime	存活时间，如果当前线程数量如果大于核心线程数量，释放空闲的线程，<br />最大线程-核心数量
unit	时间单位
BlockingQueue	阻塞队列，如果任务很多，就会把多的任务放在队列中
threadFactory	线程的工厂
handler	如果队列满了，按照指定的拒绝策略执行任务

    /*** 线程池详解* @param args*/public static void main(String[] args) {// 第一种获取的方式ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);// 第二种方式： 直接new ThreadPoolExecutor()对象，并且手动的指定对应的参数// corePoolSize:线程池的核心线程数量 线程池创建出来后就会 new Thread() 5个// maximumPoolSize:最大的线程数量，线程池支持的最大的线程数// keepAliveTime:存活时间，当线程数大于核心线程，空闲的线程的存活时间 8-5=3// unit:存活时间的单位// BlockingQueue<Runnable> workQueue:阻塞队列 当线程数超过了核心线程数据，那么新的请求到来的时候会加入到阻塞的队列中// new LinkedBlockingQueue<>() 默认队列的长度是 Integer.MAX 那这个就太大了，所以我们需要指定队列的长度// threadFactory:创建线程的工厂对象// RejectedExecutionHandler handler:当线程数大于最大线程数的时候会执行的淘汰策略ThreadPoolExecutor poolExecutor = new ThreadPoolExecutor(5, 100, 10, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(10000), Executors.defaultThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());poolExecutor.execute(()->{System.out.println("----->" + Thread.currentThread().getName());});}

2.线程池的执行顺序

线程池创建，准备好core数量的核心线程，准备接收任务

1.先判断核心线程是否已满，未满分配线程
2.任务队列是否已满，未满放入队列
3.是否达到最大的线程数量，未达到创建新的线程
4.通过对应的reject指定的拒绝策略进行处理

线程池的面试题：

有一个线程池，core：5，max：50，queue：100，如果并发是200，那么线程池是怎么处理的？
首先 200个中的前面5个会直接被核心线程处理，然后6个到105个会加入到阻塞队列中，然后106到155的请求在最大线程数中，那么会创建对应的线程来处理这些请求，之后剩下的45个请求会被直接放弃

3.线程池的好处

降低资源消耗
提高响应速度
提高线程的管理

三、CompletableFutrue

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1.ComplatableFuture介绍

Future是Java 5添加的类，用来描述一个异步计算的结果。你可以使用 isDone方法检查计算是否完成，或者使用 get阻塞住调用线程，直到计算完成返回结果，你也可以使用 cancel方法停止任务的执行。

虽然 Future以及相关使用方法提供了异步执行任务的能力，但是对于结果的获取却是很不方便，只能通过阻塞或者轮询的方式得到任务的结果。阻塞的方式显然和我们的异步编程的初衷相违背，轮询的方式又会耗费无谓的CPU资源，而且也不能及时地得到计算结果，为什么不能用观察者设计模式当计算结果完成及时通知监听者呢？

很多语言，比如Node.js，采用回调的方式实现异步编程。Java的一些框架，比如Netty，自己扩展了Java的 Future接口，提供了 addListener等多个扩展方法；Google guava也提供了通用的扩展Future；Scala也提供了简单易用且功能强大的Future/Promise异步编程模式。

作为正统的Java类库，是不是应该做点什么，加强一下自身库的功能呢？

在Java 8中, 新增加了一个包含50个方法左右的类: CompletableFuture，提供了非常强大的Future的扩展功能，可以帮助我们简化异步编程的复杂性，提供了函数式编程的能力，可以通过回调的方式处理计算结果，并且提供了转换和组合CompletableFuture的方法。

CompletableFuture类实现了Future接口，所以你还是可以像以前一样通过 get方法阻塞或者轮询的方式获得结果，但是这种方式不推荐使用。

CompletableFuture和FutureTask同属于Future接口的实现类，都可以获取线程的执行结果。

2.创建异步对象

CompletableFuture 提供了四个静态方法来创建一个异步操作。

static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable)
public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable, Executor executor)
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier)
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier, Executor executor)

方法分为两类：

runAsync 没有返回结果
supplyAsync 有返回结果

    private static ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5,50,10, TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<>(100), Executors.defaultThreadFactory(),new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {System.out.println("main -- 线程开始了...");// 获取CompletableFuture对象CompletableFuture<Void> voidCompletableFuture = CompletableFuture.runAsync(() -> {System.out.println("线程开始了...");int i = 100/50;System.out.println("线程结束了...");},executor);System.out.println("main -- 线程结束了...");System.out.println("------------");CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {System.out.println("线程开始了...");int i = 100 / 50;System.out.println("线程结束了...");return i;}, executor);System.out.println("获取的线程的返回结果是：" + future.get() );}

3.whenXXX和handle方法

当CompletableFuture的计算结果完成，或者抛出异常的时候，可以执行特定的Action。主要是下面的方法：

public CompletableFuture<T> whenComplete(BiConsumer<? super T,? super Throwable> action);
public CompletableFuture<T> whenCompleteAsync(BiConsumer<? super T,? super Throwable> action);
public CompletableFuture<T> whenCompleteAsync(BiConsumer<? super T,? super Throwable> action, Executor executor);public CompletableFuture<T> exceptionally(Function<Throwable,? extends T> fn);public <U> CompletableFuture<U> handle(BiFunction<? super T, Throwable, ? extends U> fn) ;
public <U> CompletableFuture<U> handleAsync(BiFunction<? super T, Throwable, ? extends U> fn) ;
public <U> CompletableFuture<U> handleAsync(BiFunction<? super T, Throwable, ? extends U> fn, Executor executor) ;

4.线程串行方法

thenApply 方法：当一个线程依赖另一个线程时，获取上一个任务返回的结果，并返回当前任务的返回值。

thenAccept方法：消费处理结果。接收任务的处理结果，并消费处理，无返回结果。

thenRun方法：只要上面的任务执行完成，就开始执行thenRun，只是处理完任务后，执行 thenRun的后续操作

带有Async默认是异步执行的。这里所谓的异步指的是不在当前线程内执行。

public <U> CompletableFuture<U> thenApply(Function<? super T,? extends U> fn)
public <U> CompletableFuture<U> thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn)
public <U> CompletableFuture<U> thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn, Executor executor)public CompletionStage<Void> thenAccept(Consumer<? super T> action);
public CompletionStage<Void> thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action);
public CompletionStage<Void> thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action,Executor executor);public CompletionStage<Void> thenRun(Runnable action);
public CompletionStage<Void> thenRunAsync(Runnable action);
public CompletionStage<Void> thenRunAsync(Runnable action,Executor executor);

5.两个都完成

上面介绍的相关方法都是串行的执行，接下来看看需要等待两个任务执行完成后才会触发的几个方法

thenCombine ：可以获取前面两线程的返回结果，本身也有返回结果
thenAcceptBoth:可以获取前面两线程的返回结果，本身没有返回结果
runAfterBoth：不可以获取前面两线程的返回结果，本身也没有返回结果

/*** @param args* @throws ExecutionException* @throws InterruptedException*/public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {CompletableFuture<Integer> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {System.out.println("任务1 线程开始了..." + Thread.currentThread().getName());int i = 100 / 5;System.out.println("任务1 线程结束了..." + Thread.currentThread().getName());return i;}, executor);CompletableFuture<Integer> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {System.out.println("任务2 线程开始了..." + Thread.currentThread().getName());int i = 100 /10;System.out.println("任务2 线程结束了..." + Thread.currentThread().getName());return i;}, executor);// runAfterBothAsync 不能获取前面两个线程的返回结果，本身也没有返回结果CompletableFuture<Void> voidCompletableFuture = future1.runAfterBothAsync(future2, () -> {System.out.println("任务3执行了");},executor);// thenAcceptBothAsync 可以获取前面两个线程的返回结果，本身没有返回结果CompletableFuture<Void> voidCompletableFuture1 = future1.thenAcceptBothAsync(future2, (f1, f2) -> {System.out.println("f1 = " + f1);System.out.println("f2 = " + f2);}, executor);// thenCombineAsync: 既可以获取前面两个线程的返回结果，同时也会返回结果给阻塞的线程CompletableFuture<String> stringCompletableFuture = future1.thenCombineAsync(future2, (f1, f2) -> {return f1 + ":" + f2;}, executor);// 可以处理异步任务之后的操作System.out.println("获取的线程的返回结果是：" + stringCompletableFuture.get() );}

6.两个任务完成一个

在上面5个基础上我们来看看两个任务只要有一个完成就会触发任务3的情况

runAfterEither:不能获取完成的线程的返回结果，自身也没有返回结果
acceptEither:可以获取线程的返回结果，自身没有返回结果
applyToEither:既可以获取线程的返回结果，自身也有返回结果

/*** @param args* @throws ExecutionException* @throws InterruptedException*/public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {CompletableFuture<Object> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {System.out.println("任务1 线程开始了..." + Thread.currentThread().getName());int i = 100 / 5;System.out.println("任务1 线程结束了..." + Thread.currentThread().getName());return i;}, executor);CompletableFuture<Object> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {System.out.println("任务2 线程开始了..." + Thread.currentThread().getName());int i = 100 /10;try {Thread.sleep(5000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("任务2 线程结束了..." + Thread.currentThread().getName());return i+"";}, executor);// runAfterEitherAsync 不能获取前面完成的线程的返回结果，自身也没有返回结果future1.runAfterEitherAsync(future2,()->{System.out.println("任务3执行了....");},executor);// acceptEitherAsync 可以获取前面完成的线程的返回结果  自身没有返回结果future1.acceptEitherAsync(future2,(res)->{System.out.println("res = " + res);},executor);// applyToEitherAsync 既可以获取完成任务的线程的返回结果  自身也有返回结果CompletableFuture<String> stringCompletableFuture = future1.applyToEitherAsync(future2, (res) -> {System.out.println("res = " + res);return res + "-->OK";}, executor);// 可以处理异步任务之后的操作System.out.println("获取的线程的返回结果是：" + stringCompletableFuture.get() );}

7.多任务组合

allOf：等待所有任务完成

anyOf：只要有一个任务完成

public static CompletableFuture<Void> allOf(CompletableFuture<?>... cfs);public static CompletableFuture<Object> anyOf(CompletableFuture<?>... cfs);

/*** @param args* @throws ExecutionException* @throws InterruptedException*/public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {CompletableFuture<Object> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {System.out.println("任务1 线程开始了..." + Thread.currentThread().getName());int i = 100 / 5;System.out.println("任务1 线程结束了..." + Thread.currentThread().getName());return i;}, executor);CompletableFuture<Object> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {System.out.println("任务2 线程开始了..." + Thread.currentThread().getName());int i = 100 /10;try {Thread.sleep(5000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("任务2 线程结束了..." + Thread.currentThread().getName());return i+"";}, executor);CompletableFuture<Object> future3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {System.out.println("任务3 线程开始了..." + Thread.currentThread().getName());int i = 100 /10;System.out.println("任务3 线程结束了..." + Thread.currentThread().getName());return i+"";}, executor);CompletableFuture<Object> anyOf = CompletableFuture.anyOf(future1, future2, future3);anyOf.get();System.out.println("主任务执行完成..." + anyOf.get());CompletableFuture<Void> allOf = CompletableFuture.allOf(future1, future2, future3);allOf.get();// 阻塞在这个位置，等待所有的任务执行完成System.out.println("主任务执行完成..." + future1.get() + " :" + future2.get() + " :" + future3.get());}