Java8并发新特性CompletableFuture怎么使用

Java 8引入了CompletableFuture类，作为Future接口的增强版，提供了更强大的异步编程能力。CompletableFuture不仅支持异步任务的执行，还允许开发者通过链式调用的方式处理任务的结果，极大地简化了并发编程的复杂性。本文将详细介绍CompletableFuture的使用方法。

1. CompletableFuture简介

CompletableFuture是Future接口的实现类，提供了丰富的API来处理异步任务的结果。与传统的Future相比，CompletableFuture具有以下优势：

• 链式调用：可以通过thenApply、thenAccept等方法将多个任务串联起来，形成一个任务链。
• 异常处理：提供了exceptionally、handle等方法，方便处理任务执行过程中可能出现的异常。
• 组合任务：支持多个CompletableFuture的组合操作，如allOf、anyOf等。

2. 创建CompletableFuture

2.1 使用supplyAsync创建

supplyAsync方法用于创建一个异步任务，并返回一个CompletableFuture对象。该方法接受一个Supplier函数式接口作为参数，表示要执行的任务。

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 模拟耗时操作
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return "Hello, CompletableFuture!";
});

2.2 使用runAsync创建

runAsync方法用于创建一个没有返回值的异步任务。该方法接受一个Runnable函数式接口作为参数。

CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
    // 模拟耗时操作
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("Task completed!");
});

3. 处理任务结果

3.1 thenApply方法

thenApply方法用于在任务完成后对结果进行处理，并返回一个新的CompletableFuture对象。

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello")
    .thenApply(result -> result + " World");

future.thenAccept(System.out::println);  // 输出: Hello World

3.2 thenAccept方法

thenAccept方法用于在任务完成后消费结果，但不返回新的结果。

CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello")
    .thenAccept(result -> System.out.println(result + " World"));  // 输出: Hello World

3.3 thenRun方法

thenRun方法用于在任务完成后执行一个无参数的操作。

CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello")
    .thenRun(() -> System.out.println("Task completed!"));  // 输出: Task completed!

4. 异常处理

4.1 exceptionally方法

exceptionally方法用于处理任务执行过程中可能出现的异常，并返回一个默认值。

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    if (true) {
        throw new RuntimeException("Error occurred!");
    }
    return "Hello";
}).exceptionally(ex -> {
    System.out.println("Exception: " + ex.getMessage());
    return "Default Value";
});

future.thenAccept(System.out::println);  // 输出: Default Value

4.2 handle方法

handle方法用于处理任务的结果或异常，并返回一个新的结果。

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    if (true) {
        throw new RuntimeException("Error occurred!");
    }
    return "Hello";
}).handle((result, ex) -> {
    if (ex != null) {
        System.out.println("Exception: " + ex.getMessage());
        return "Default Value";
    }
    return result;
});

future.thenAccept(System.out::println);  // 输出: Default Value

5. 组合多个CompletableFuture

5.1 thenCompose方法

thenCompose方法用于将两个CompletableFuture串联起来，前一个任务的结果作为后一个任务的输入。

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello")
    .thenCompose(result -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> result + " World"));

future.thenAccept(System.out::println);  // 输出: Hello World

5.2 thenCombine方法

thenCombine方法用于将两个CompletableFuture的结果进行合并。

CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");
CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> " World");

CompletableFuture<String> combinedFuture = future1.thenCombine(future2, (result1, result2) -> result1 + result2);

combinedFuture.thenAccept(System.out::println);  // 输出: Hello World

5.3 allOf方法

allOf方法用于等待多个CompletableFuture全部完成。

CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");
CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> " World");

CompletableFuture<Void> allFutures = CompletableFuture.allOf(future1, future2);

allFutures.thenRun(() -> {
    System.out.println("All tasks completed!");
    System.out.println(future1.join() + future2.join());  // 输出: Hello World
});

5.4 anyOf方法

anyOf方法用于等待多个CompletableFuture中的任意一个完成。

CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return "Hello";
});

CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> " World");

CompletableFuture<Object> anyFuture = CompletableFuture.anyOf(future1, future2);

anyFuture.thenAccept(result -> System.out.println("First completed: " + result));  // 输出: First completed: World

6. 总结

CompletableFuture是Java 8中引入的一个强大的并发工具，它提供了丰富的API来处理异步任务的结果、异常以及任务之间的组合。通过CompletableFuture，开发者可以更加简洁、高效地编写并发程序。掌握CompletableFuture的使用方法，对于提升Java并发编程能力具有重要意义。