https://blog.csdn.net/fly910905/article/details/87372828
2019年02月16日 16:08:49 琦彦 阅读数：44 标签： CompletableFutureJava8CompletionStage 更多
import java.util.Random;import java.util.concurrent.*;public class FutureTest { // 创建线程池 final static ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool(); public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException { Long t1 = System.currentTimeMillis(); // 任务1 Future<Boolean> booleanTask = service.submit(new Callable<Boolean>() { @Override public Boolean call() throws Exception { return true; } }); while (true) { if (booleanTask.isDone() && !booleanTask.isCancelled()) { //模拟耗时 Thread.sleep(500); Boolean result = booleanTask.get(); System.err.println("BooleanTask: " + result); break; } } // 任务2 Future<String> stringTask = service.submit(new Callable<String>() { @Override public String call() throws Exception { return "Hello World"; } }); while (true) { if (stringTask.isDone() && !stringTask.isCancelled()) { String result = stringTask.get(); System.err.println("StringTask: " + result); break; } } // 任务3 Future<Integer> integerTask = service.submit(new Callable<Integer>() { @Override public Integer call() throws Exception { return new Random().nextInt(100); } }); while (true) { if (integerTask.isDone() && !integerTask.isCancelled()) { Integer result = integerTask.get(); System.err.println("IntegerTask: " + result); break; } } // 执行时间 System.err.println("time: " + (System.currentTimeMillis() - t1)); } }Future接口可以构建异步应用，但依然有其局限性。它很难直接表述多个Future 结果之间的依赖性。实际开发中，我们经常需要达成以下目的：
在Java中异步编程，不一定非要使用rxJava, Java本身的库中的CompletableFuture可以很好的应对大部分的场景。
既然CompletableFuture类实现了CompletionStage接口，首先我们需要理解这个接口的契约。它代表了一个特定的计算的阶段，可以同步或者异步的被完成。你可以把它看成一个计算流水线上的一个单元，最终会产生一个最终结果，这意味着几个CompletionStage可以串联起来，一个完成的阶段可以触发下一阶段的执行，接着触发下一次，接着……
除了实现CompletionStage接口， CompletableFuture也实现了future接口, 代表一个未完成的异步事件。CompletableFuture提供了方法，能够显式地完成这个future,所以它叫CompletableFuture。
public class CompletableFuture<T> implements Future<T>, CompletionStage<T> {}JDK版本：JDK9.0以上
jdk历史版本下载：https://blog.csdn.net/fly910905/article/details/85316717
最简单的例子就是使用一个预定义的结果创建一个完成的CompletableFuture,通常我们会在计算的开始阶段使用它。
static void completedFutureExample() { CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture("message"); assertTrue(cf.isDone()); assertEquals("message", cf.getNow(null));}getNow(null)方法在future完成的情况下会返回结果，就比如上面这个例子，否则返回null (传入的参数)。
这个例子创建一个一个异步执行的阶段：
static void runAsyncExample() { CompletableFuture cf = CompletableFuture.runAsync(() -> { assertTrue(Thread.currentThread().isDaemon()); randomSleep(); }); assertFalse(cf.isDone()); sleepEnough(); assertTrue(cf.isDone());}通过这个例子可以学到两件事情：
CompletableFuture的方法如果以Async结尾，它会异步的执行(没有指定executor的情况下)， 异步执行通过ForkJoinPool实现， 它使用守护线程去执行任务。
注意这是CompletableFuture的特性， 其它CompletionStage可以override这个默认的行为。
下面这个例子使用前面 #1 的完成的CompletableFuture， #1返回结果为字符串message,然后应用一个函数把它变成大写字母。
static void thenApplyExample() { CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture("message").thenApply(s -> { assertFalse(Thread.currentThread().isDaemon()); return s.toUpperCase(); }); assertEquals("MESSAGE", cf.getNow(null));}thenApply方法名称代表的行为。then意味着这个阶段的动作发生当前的阶段正常完成之后。本例中，当前节点完成，返回字符串message。Apply意味着返回的阶段将会对结果前一阶段的结果应用一个函数。getNow()只有大写操作被完成后才返回。通过调用异步方法(方法后边加Async后缀)，串联起来的CompletableFuture可以异步地执行（使用ForkJoinPool.commonPool()）。
static void thenApplyAsyncExample() { CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture("message").thenApplyAsync(s -> { assertTrue(Thread.currentThread().isDaemon()); randomSleep(); return s.toUpperCase(); }); assertNull(cf.getNow(null)); assertEquals("MESSAGE", cf.join());} join方法通常用来返回某个CF的结果
异步方法一个非常有用的特性就是能够提供一个Executor来异步地执行CompletableFuture。
这个例子演示了如何使用一个固定大小的线程池来应用大写函数。
static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3, new ThreadFactory() { int count = 1; @Override public Thread newThread(Runnable runnable) { return new Thread(runnable, "custom-executor-" + count++); }});static void thenApplyAsyncWithExecutorExample() { CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture("message").thenApplyAsync(s -> { assertTrue(Thread.currentThread().getName().startsWith("custom-executor-")); assertFalse(Thread.currentThread().isDaemon()); randomSleep(); return s.toUpperCase(); }, executor); assertNull(cf.getNow(null)); assertEquals("MESSAGE", cf.join());}如果下一阶段接收了当前阶段的结果，但是在计算的时候不需要返回值(它的返回类型是void)， 那么它可以不应用一个函数，而是一个消费者， 调用方法也变成了thenAccept:
static void thenAcceptExample() { StringBuilder result = new StringBuilder(); CompletableFuture.completedFuture("thenAccept message") .thenAccept(s -> result.append(s)); assertTrue("Result was empty", result.length() > 0);}join方法。同样，可以使用thenAcceptAsync方法， 串联的CompletableFuture可以异步地执行。
static void thenAcceptAsyncExample() { StringBuilder result = new StringBuilder(); CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture("thenAcceptAsync message") .thenAcceptAsync(s -> result.append(s)); cf.join(); assertTrue("Result was empty", result.length() > 0);}现在我们来看一下异步操作如何显式地返回异常，用来指示计算失败。我们简化这个例子，操作处理一个字符串，把它转换成大写，我们模拟延迟一秒。
static void completeExceptionallyExample() { CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture("message").thenApplyAsync(String::toUpperCase, CompletableFuture.delayedExecutor(1, TimeUnit.SECONDS)); CompletableFuture exceptionHandler = cf.handle((s, th) -> { return (th != null) ? "message upon cancel" : ""; }); cf.completeExceptionally(new RuntimeException("completed exceptionally"));assertTrue("Was not completed exceptionally", cf.isCompletedExceptionally()); try { cf.join(); fail("Should have thrown an exception"); } catch(CompletionException ex) { // just for testing assertEquals("completed exceptionally", ex.getCause().getMessage()); } assertEquals("message upon cancel", exceptionHandler.join());}我们使用thenApplyAsync(Function, Executor)方法，第一个参数传入大写函数， executor是一个delayed executor,在执行前会延迟一秒。
让我们看一下细节。
首先我们创建了一个CompletableFuture, 完成后返回一个字符串message,接着我们调用thenApplyAsync方法，它返回一个CompletableFuture。这个方法在第一个函数完成后，异步地应用转大写字母函数。
这个例子还演示了如何通过delayedExecutor(timeout, timeUnit)延迟执行一个异步任务。
我们创建了一个分离的handler阶段： exceptionHandler， 它处理异常异常，在异常情况下返回message upon cancel。
下一步我们显式地用异常完成第二个阶段。 在阶段上调用join方法，它会执行大写转换，然后抛出CompletionException（正常的join会等待1秒，然后得到大写的字符串。不过我们的例子还没等它执行就完成了异常）， 然后它触发了handler阶段。
9、取消计算
和完成异常类似，我们可以调用cancel(boolean mayInterruptIfRunning)取消计算。对于CompletableFuture类，布尔参数并没有被使用，这是因为它并没有使用中断去取消操作，相反，cancel等价于completeExceptionally(new CancellationException())。
1
2
3
4
5
6
7
8
static void cancelExample() {
CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture("message").thenApplyAsync(String::toUpperCase, CompletableFuture.delayedExecutor(1, TimeUnit.SECONDS)); CompletableFuture cf2 = cf.exceptionally(throwable -> "canceled message"); assertTrue("Was not canceled", cf.cancel(true)); assertTrue("Was not completed exceptionally", cf.isCompletedExceptionally()); assertEquals("canceled message", cf2.join());}10、在两个完成的阶段其中之一上应用函数
下面的例子创建了CompletableFuture, applyToEither处理两个阶段， 在其中之一上应用函数(包保证哪一个被执行)。 本例中的两个阶段一个是应用大写转换在原始的字符串上， 另一个阶段是应用小些转换。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
static void applyToEitherExample() {
String original = "Message"; CompletableFuture cf1 = CompletableFuture.completedFuture(original) .thenApplyAsync(s -> delayedUpperCase(s)); CompletableFuture cf2 = cf1.applyToEither( CompletableFuture.completedFuture(original).thenApplyAsync(s -> delayedLowerCase(s)), s -> s + " from applyToEither"); assertTrue(cf2.join().endsWith(" from applyToEither"));}11、在两个完成的阶段其中之一上调用消费函数
和前一个例子很类似了，只不过我们调用的是消费者函数 (Function变成Consumer):
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
static void acceptEitherExample() {
String original = "Message"; StringBuilder result = new StringBuilder();
CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture(original) .thenApplyAsync(s -> delayedUpperCase(s)) .acceptEither(CompletableFuture.completedFuture(original).thenApplyAsync(s -> delayedLowerCase(s)), s -> result.append(s).append("acceptEither")); cf.join(); assertTrue("Result was empty", result.toString().endsWith("acceptEither"));}12、在两个阶段都执行完后运行一个 Runnable
这个例子演示了依赖的CompletableFuture如果等待两个阶段完成后执行了一个Runnable。 注意下面所有的阶段都是同步执行的，第一个阶段执行大写转换，第二个阶段执行小写转换。
1
2
3
4
5
6
7
8
static void runAfterBothExample() {
String original = "Message"; StringBuilder result = new StringBuilder();
CompletableFuture.completedFuture(original).thenApply(String::toUpperCase).runAfterBoth( CompletableFuture.completedFuture(original).thenApply(String::toLowerCase), () -> result.append("done")); assertTrue("Result was empty", result.length() > 0);}上面的例子还可以通过BiConsumer来实现:
1
2
3
4
5
6
7
8
static void thenAcceptBothExample() {
String original = "Message"; StringBuilder result = new StringBuilder();
CompletableFuture.completedFuture(original).thenApply(String::toUpperCase).thenAcceptBoth( CompletableFuture.completedFuture(original).thenApply(String::toLowerCase), (s1, s2) -> result.append(s1 + s2)); assertEquals("MESSAGEmessage", result.toString());}14、使用BiFunction处理两个阶段的结果
如果CompletableFuture依赖两个前面阶段的结果， 它复合两个阶段的结果再返回一个结果，我们就可以使用thenCombine()函数。整个流水线是同步的，所以getNow()会得到最终的结果，它把大写和小写字符串连接起来。
1
2
3
4
5
6
7
static void thenCombineExample() {
String original = "Message"; CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture(original).thenApply(s -> delayedUpperCase(s)) .thenCombine(CompletableFuture.completedFuture(original).thenApply(s -> delayedLowerCase(s)), (s1, s2) -> s1 + s2); assertEquals("MESSAGEmessage", cf.getNow(null));}15、异步使用BiFunction处理两个阶段的结果
类似上面的例子，但是有一点不同： 依赖的前两个阶段异步地执行，所以thenCombine()也异步地执行，即时它没有Async后缀。
Javadoc中有注释：
Actions supplied for dependent completions of non-async methods may be performed by the thread that completes the current CompletableFuture, or by any other caller of a completion method
所以我们需要join方法等待结果的完成。
1
2
3
4
5
6
7
8
static void thenCombineAsyncExample() {
String original = "Message"; CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture(original) .thenApplyAsync(s -> delayedUpperCase(s)) .thenCombine(CompletableFuture.completedFuture(original).thenApplyAsync(s -> delayedLowerCase(s)), (s1, s2) -> s1 + s2); assertEquals("MESSAGEmessage", cf.join());}16、组合 CompletableFuture
我们可以使用thenCompose()完成上面两个例子。这个方法等待第一个阶段的完成(大写转换)， 它的结果传给一个指定的返回CompletableFuture函数，它的结果就是返回的CompletableFuture的结果。
有点拗口，但是我们看例子来理解。函数需要一个大写字符串做参数，然后返回一个CompletableFuture, 这个CompletableFuture会转换字符串变成小写然后连接在大写字符串的后面。
1
2
3
4
5
6
7
static void thenComposeExample() {
String original = "Message"; CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture(original).thenApply(s -> delayedUpperCase(s)) .thenCompose(upper -> CompletableFuture.completedFuture(original).thenApply(s -> delayedLowerCase(s)) .thenApply(s -> upper + s)); assertEquals("MESSAGEmessage", cf.join());}17、当几个阶段中的一个完成，创建一个完成的阶段
下面的例子演示了当任意一个CompletableFuture完成后， 创建一个完成的CompletableFuture.
待处理的阶段首先创建， 每个阶段都是转换一个字符串为大写。因为本例中这些阶段都是同步地执行(thenApply), 从anyOf中创建的CompletableFuture会立即完成，这样所有的阶段都已完成，我们使用whenComplete(BiConsumer<? super Object, ? super Throwable> action)处理完成的结果。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
static void anyOfExample() {
StringBuilder result = new StringBuilder();
List messages = Arrays.asList("a", "b", "c"); List<CompletableFuture> futures = messages.stream() .map(msg -> CompletableFuture.completedFuture(msg).thenApply(s -> delayedUpperCase(s))) .collect(Collectors.toList()); CompletableFuture.anyOf(futures.toArray(new CompletableFuture[futures.size()])).whenComplete((res, th) -> {
if(th == null) { assertTrue(isUpperCase((String) res)); result.append(res); } }); assertTrue("Result was empty", result.length() > 0);}18、当所有的阶段都完成后创建一个阶段
上一个例子是当任意一个阶段完成后接着处理，接下来的两个例子演示当所有的阶段完成后才继续处理, 同步地方式和异步地方式两种。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
static void allOfExample() {
StringBuilder result = new StringBuilder();
List messages = Arrays.asList("a", "b", "c"); List<CompletableFuture> futures = messages.stream() .map(msg -> CompletableFuture.completedFuture(msg).thenApply(s -> delayedUpperCase(s))) .collect(Collectors.toList()); CompletableFuture.allOf(futures.toArray(new CompletableFuture[futures.size()])).whenComplete((v, th) -> {
futures.forEach(cf -> assertTrue(isUpperCase(cf.getNow(null)))); result.append("done"); }); ass19、当所有的阶段都完成后异步地创建一个阶段
使用thenApplyAsync()替换那些单个的CompletableFutures的方法，allOf()会在通用池中的线程中异步地执行。所以我们需要调用join方法等待它完成。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
static void allOfAsyncExample() {
StringBuilder result = new StringBuilder();
List messages = Arrays.asList("a", "b", "c"); List<CompletableFuture> futures = messages.stream() .map(msg -> CompletableFuture.completedFuture(msg).thenApplyAsync(s -> delayedUpperCase(s))) .collect(Collectors.toList()); CompletableFuture allOf = CompletableFuture.allOf(futures.toArray(newCompletableFuture[futures.size()])) .whenComplete((v, th) -> { futures.forEach(cf -> assertTrue(isUpperCase(cf.getNow(null)))); result.append("done"); }); allOf.join(); assertTrue("Result was empty", result.length() > 0);}20、真实的例子
Now that the functionality of CompletionStage and specifically CompletableFuture is explored, the below example applies them in a practical scenario:
现在你已经了解了CompletionStage 和 CompletableFuture 的一些函数的功能，下面的例子是一个实践场景：
cars方法获得Car的列表，它返回CompletionStage场景。cars消费一个远程的REST API。rating(manufacturerId)返回一个CompletionStage, 它会异步地获取汽车的评分(可能又是一个REST API调用)allOf得到最终的阶段， 它在前面阶段所有阶段完成后才完成。whenComplete(),我们打印出每个汽车和它的评分。1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
cars().thenCompose(cars -> { List<CompletionStage> updatedCars = cars.stream() .map(car -> rating(car.manufacturerId).thenApply(r -> { car.setRating(r); return car;
})).collect(Collectors.toList());
CompletableFuture done = CompletableFuture .allOf(updatedCars.toArray(new CompletableFuture[updatedCars.size()]));
return done.thenApply(v -> updatedCars.stream().map(CompletionStage::toCompletableFuture)
.map(CompletableFuture::join).collect(Collectors.toList()));}).whenComplete((cars, th) -> { if (th == null) {
cars.forEach(System.out::println); } else {
throw new RuntimeException(th);
}}).toCompletableFuture().join();因为每个汽车的实例都是独立的，得到每个汽车的评分都可以异步地执行，这会提高系统的性能(延迟)，而且，等待所有的汽车评分被处理使用的是allOf方法，而不是手工的线程等待(Thread#join() 或 a CountDownLatch)。
这些例子可以帮助你更好的理解相关的API,你可以在github上得到所有的例子的代码。
原文: 20 Examples of Using Java’s CompletableFuture, 作者 Mahmoud Anouti。