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JUC：CompletableFuture详解

news 2025/9/26 12:39:13

用于处理异步任务编排的一个类。是Future的功能增强版，减少阻塞和轮询，可以传入

1 Future接口理论知识

Future接口（FutureTask实现类）定义操作异步任务执行的一些方法. 如获取异步任务的执行结果、取消任务的执行、判断任务是否被取消、判断任务执行是否完毕等。简单讲：Future接口可以为主线程开一个分支任务，专门为主线程处理耗时和费力的复杂业务。

2 Future 接口常用实现类FutureTask异步任务

FutureTask future = new FutureTask(new Callable(){public String call(){return "OJBK";}
});
Thread t1 = new Thread(future);
t1.start();
// Executor threadPool = new ThreadPoolExecutor(3,5,1,TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingDeque<>());

优点
- Future+线程池异步多线程任务配合，能显著提高程序的执行效率threadPool.execute(callableInterfaceImpl);
缺点：
- 直接调用Future接口的get方法获取线程返回值可能导致主线线程阻塞 future.get()
- 通过Future接口的isDone()方法轮询，但是轮询会导致CPU空转，浪费计算资源。

3 CompletableFuture对Future的改进

CompletableFuture为什么会出现

为了解决Future接口的缺点，阻塞和轮询资源浪费问题，提供了一种类似观察者模式类似的机制，可以让任务执行完成后通知监听的一方。

public class CompletableFuture<T> implements Future<T>, CompletionStage<T> {

CompletionState接口代表异步计算过程中的某一个阶段。一个阶段完成之后可能会触发另一个阶段。

核心的4个静态方法，来创建一个异步的任务

官方不推荐通过new创建CompletableFuture对象，而是使用静态的方法进行创建。

// runAsync无返回值 
public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable) {return asyncRunStage(ASYNC_POOL, runnable); // 如果没有指定Executor，直接使用默认的`ForkJoinPool.commonPool()`线程池。}
public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable,Executor executor) {return asyncRunStage(screenExecutor(executor), runnable);
}// =====================================//
// supplyAsync 有返回值 1
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier) {return asyncSupplyStage(ASYNC_POOL, supplier); // 如果没有指定Executor，直接使用默认的`ForkJoinPool.commonPool()`线程池。}
// SupplyAsync 有返回值 2
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier,Executor executor) {return asyncSupplyStage(screenExecutor(executor), supplier);}

如果没有指定Executor，直接使用默认的ForkJoinPool.commonPool()线程池。

CompletableFuture<String> supplyAsync = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {System.out.println("异步任务supplyAsync");return "ok";}, threadPool);

如何解决阻塞问题的呢？？？？

默认情况下，开启协程，线程池中的线程作为协程，主线程结束，协程直接终止执行。

将返回结果通知给主线程或者其他线程

ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(3,5,3,TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingDeque<>(), new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); // 工作中尽量使用自己创建的线程池
CompletableFuture<String> supplyAsync = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() +  "异步任务supplyAsync");return "ok";
}, threadPool).whenCompleteAsync((v,e)->{ // 异步任务成功结束回调方法System.out.println( Thread.currentThread().getName() + "对返回值进行处理：" + v);}
}, threadPool).exceptionallyAsync(e ->{// 异步任务出现异常回调方法System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "异常处理：" + e.getMessage());return null;
}, threadPool);
System.out.println("主线程结束======");

CompletableFuture优点

异步任务结束时，会自动回调某个自定义的回调方法(whenComplete())
异步任务出错时，会自动回调某个定义异常处理方法(exceptionally())
主线程设置好回调后，不再关心异步任务的执行，异步任务之间可以顺序执行whenComplete().exceptionally(),

4 案例-电商网站的比价需求开发

大厂业务需求说明：

切记：先是功能实现，再说性能提升
方法论：需求分析 -> 功能实现-> 性能提升

5 CompletableFuture的常用方法

（1）获取结果和触发规则

complete(T value): 获取结果，默认值为value
get()：等待获取，需要处理结果异常
join(): 获取完成后的结果，无需强制捕获异常，代码更简洁
getNow(T valueIfAbsent): 获取当前运行结果，当前还未完成则返回默认值

（2）对计算结果进行处理

计算结果存在依赖关系，这两个线程串行化
thenApply(f->{}): 根据前述返回结果进一步处理，出现异常不走下一步
handle(f->{})：类似thenApply, 出现异常仍然走下一步。

（3）对计算结果进行消费

接受任务的处理结果，并消费处理，无返回结果
thenAccept() ：无返回值
对比：
- thenRun(Runnable r)：既没有输入参数，也没有返回结果
- thenAccept(Consumer action): 只有输入参数，没有返回结果
- thenApply(Function f): 有输入参数，也有返回值
CompletableFuture和线程池：
- thenRun和thenRunAsync区别：