CompletableFuture
是 Java 8 引入的一个类,位于 java.util.concurrent
包中,它是 Java 对异步编程的一种支持。CompletableFuture
提供了丰富的 API,可以帮助你以非阻塞的方式异步执行任务,并且能够很方便地进行任务的组合和处理。
基本概念
- 异步编程:允许你在不阻塞主线程的情况下执行任务。当任务完成时,你可以通过回调函数来处理结果。
- CompletableFuture:一个可完成的
Future
,它不仅可以代表一个异步计算的结果,还可以手动完成这个计算。
创建 CompletableFuture
你可以通过以下几种方式创建一个 CompletableFuture
:
-
直接创建一个未完成的
CompletableFuture
:CompletableFuture<String> future = new CompletableFuture<>();
-
使用静态方法
supplyAsync
创建并运行异步任务:CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello, World!");
-
使用静态方法
runAsync
创建并运行异步任务(不返回结果):CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> { // Do some task });
异步任务的组合
CompletableFuture
提供了多种方法来组合多个异步任务:
-
thenApply:在
CompletableFuture
完成后应用一个函数。CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello") .thenApply(result -> result + ", World!");
-
thenAccept:在
CompletableFuture
完成后消费结果。CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello") .thenAccept(result -> System.out.println(result));
-
thenCompose:在
CompletableFuture
完成后应用一个返回CompletableFuture
的函数。CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello") .thenCompose(result -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> result + ", World!"));
-
thenCombine:组合两个
CompletableFuture
的结果。CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello"); CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "World"); CompletableFuture<String> combinedFuture = future1.thenCombine(future2, (result1, result2) -> result1 + ", " + result2 + "!");
异常处理
CompletableFuture
提供了多种方法来处理异步任务中的异常:
-
exceptionally:在任务完成异常时提供一个替代值。
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { if (true) { throw new RuntimeException("Exception occurred!"); } return "Hello"; }).exceptionally(ex -> "Recovered from exception");
-
handle:在任务完成后处理结果或异常。
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { if (true) { throw new RuntimeException("Exception occurred!"); } return "Hello"; }).handle((result, ex) -> { if (ex != null) { return "Recovered from exception"; } return result; });
应用场景
- 异步执行 I/O 密集型任务:例如,读取文件、网络请求等,这些操作通常耗时较长,使用
CompletableFuture
可以避免阻塞主线程。 - 并行处理多个任务:例如,多个独立的任务可以并行执行,并在它们都完成后处理结果。
- 复杂的异步任务组合:例如,一个任务的结果需要作为下一个任务的输入,或者多个任务的结果需要组合在一起。
示例
以下是一个使用 CompletableFuture
的示例,展示了如何进行异步任务的组合和异常处理。
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
public class CompletableFutureExample {
public static void main(String[] args) {
// 异步任务1:模拟网络请求
CompletableFuture<String> networkRequest = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
Thread.sleep(1000); // 模拟延迟
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
return "Network Response";
});
// 异步任务2:模拟文件读取
CompletableFuture<String> fileRead = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
Thread.sleep(500); // 模拟延迟
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
return "File Content";
});
// 组合任务:等待所有任务完成,然后组合结果
CompletableFuture<String> combinedFuture = networkRequest.thenCombine(fileRead, (networkResult, fileResult) -> {
return "Combined Result: " + networkResult + " + " + fileResult;
});
// 异常处理
combinedFuture = combinedFuture.exceptionally(ex -> "Error: " + ex.getMessage());
// 等待结果并打印
try {
String result = combinedFuture.get();
System.out.println(result);
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
解释
- 定义异步任务:使用
supplyAsync
方法创建两个异步任务,分别模拟网络请求和文件读取。 - 组合任务:使用
thenCombine
方法组合两个任务的结果。 - 异常处理:使用
exceptionally
方法处理可能的异常。 - 获取结果:使用
get
方法等待任务完成并获取结果。
通过这些示例和解释,你可以了解到 CompletableFuture
的强大功能以及在异步编程中的应用。