CompletableFuture原理与实践

1、CompletableFuture是什么

CompletableFuture是Java 8引入的一个用于处理异步编程的类。它提供了一种方便的方式来执行异步操作并处理异步任务的结果。CompletableFuture可以用于执行异步计算、处理任务的结果、组合多个异步任务等。

2、CompletableFuture的特性

异步执行任务： 你可以使用CompletableFuture来执行异步任务，这样你的代码可以继续执行其他操作，而不需要等待任务完成。
任务链式处理： CompletableFuture支持链式调用，你可以通过一系列的方法调用来处理异步任务的结果，从而实现更加复杂的任务流程。
组合多个任务： 你可以使用thenCombine、thenCompose等方法将多个CompletableFuture的结果进行组合，从而实现多个异步任务之间的协作。
异常处理： 你可以使用exceptionally、handle等方法来处理异步任务中的异常情况。
等待任务完成： CompletableFuture提供了get方法来等待任务的完成并获取结果，但也可以配合其他方法来进行更加灵活的等待操作。
并行处理： CompletableFuture可以结合Executor来实现并行处理任务，从而充分利用多核处理器的性能。
异步计算： 除了处理IO密集型任务，CompletableFuture还可以用于执行异步计算任务，利用多线程进行计算操作。

3、CompletableFuture和Future

CompletableFuture是由Java 8引入的，在Java8之前我们一般通过Future实现异步。

Future用于表示异步计算的结果，只能通过阻塞或者轮询的方式获取结果，而且不支持设置回调方法。
CompletableFuture对Future进行了扩展，可以通过设置回调的方式处理计算结果，同时也支持组合操作，支持进一步的编排。

4、从FutureTask开始

package com.xx.thread;

import java.util.concurrent.*;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/8/20 21:43
 */
public class FutureTest {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException, TimeoutException {
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(() -> {
            System.out.println("-----come in FutureTask");
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return ThreadLocalRandom.current().nextInt(100) + "";
        });

        Thread t1 = new Thread(futureTask, "t1");
        t1.start();

        //3秒钟后才出来结果，还没有计算你提前来拿(只要一调用get方法，会导致阻塞)
//        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+futureTask.get());

        //3秒钟后才出来结果，我只想等待1秒钟，超过1秒钟就不等了
//        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + futureTask.get(1L, TimeUnit.SECONDS));
    }
}

get()阻塞一旦调用get()方法，不管是否计算完成都会导致阻塞

package com.xx.thread;

import java.util.concurrent.*;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/8/20 21:43
 */
public class FutureTest {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException, TimeoutException {
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(() -> {
            System.out.println("-----come in FutureTask");
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "" + ThreadLocalRandom.current().nextInt(100);
        });

        new Thread(futureTask, "t1").start();

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "线程完成任务");

        // 用于阻塞式获取结果,如果想要异步获取结果,通常都会以轮询的方式去获取结果
        while (true) {
            if (futureTask.isDone()) {
                System.out.println(futureTask.get());
                break;
            }
        }
    }
}

轮询的方式会耗费无谓的CPU资源，而且也不见得能及时地得到计算结果

如果想要异步获取结果,通常都会以轮询的方式去获取结果尽量不要阻塞

任务性质： 考虑任务的性质，如果任务需要监控中间状态，轮询可能更适合；如果任务完成后需要获取最终结果，阻塞等待可能更合适。
响应性要求： 考虑是否需要保持主线程的响应性。轮询方式可以在不阻塞主线程的情况下持续监控，而阻塞等待会阻塞当前线程。
超时和定时： 如果你需要实现超时处理或定时任务，轮询方式更具优势。阻塞等待可能需要额外的超时机制。

5、对Future的改进

1、类CompletableFuture

在Java8中，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，并且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，也提供了转换和组合 CompletableFuture 的方法。
它可能代表一个明确完成的Future，也有可能代表一个完成阶段(CompletionStage )，它支持在计算完成以后触发一些函数或执行某些动作。
它实现了Future和CompletionStage接口

2、接口CompletionStage

CompletionStage代表异步计算过程中的某一个阶段，一个阶段完成以后可能会触发另外一个阶段
一个阶段的计算执行可以是一个Function,Consumer或者Runnable。比如: stage.thenApply(x -> square(x).thenAccept(x -> System.out.print(x)).thenRun(0) ->Svstem.out.printIn0))
一个阶段的执行可能是被单个阶段的完成触发，也可能是由多个阶段一起触发

代表异步计算过程中的某一个阶段，一个阶段完成以后可能会触发另外一个阶段，有些类似Linux系统的管道分隔符传参数。

6、核心的四个静态方法

1、runAsync 无返回值

public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable)
public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable,Executor executor)

2、supplyAsync 有返回值

public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier)
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier,Executor executor)

没有指定Executor的方法，直接使用默认的ForkJoinPool.commonPool() 作为它的线程池执行异步代码。

如果指定线程池，则使用我们自定义的或者特别指定的线程池执行异步代码

7、无返回值Code

package com.xx.cf;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/8/28 14:56
 */
public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "-----come in");
            //暂停几秒钟线程
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("-----task is over");
        });
        System.out.println(future.get());
    }
}

ForkJoinPool.commonPool-worker-1	-----come in
-----task is over
null

8、有返回值Code

package com.xx.cf;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/8/28 14:56
 */
public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "-----come in");
            //暂停几秒钟线程
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return ThreadLocalRandom.current().nextInt(100);
        });

        System.out.println(completableFuture.get());
    }
}

9、回调方法

从Java8开始引入了CompletableFuture，它是Future的功能增强版，可以传入回调对象，当异步任务完成或者发生异常时，自动调用回调对象的回调方法

package com.xx.cf;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/8/28 14:56
 */
public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "-----come in");
            int result = ThreadLocalRandom.current().nextInt(10);
            //暂停几秒钟线程
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("-----计算结束耗时1秒钟，result： " + result);
            if (result > 6) {
                int age = 10 / 0;
            }
            return result;
        }).whenComplete((v, e) -> {
            if (e == null) {
                System.out.println("-----result: " + v);
            }
        }).exceptionally(e -> {
            System.out.println("-----exception: " + e.getCause() + "\t" + e.getMessage());
            return -44;
        });

        System.out.println(completableFuture.get());
    }
}

异步任务结束时，会自动回调某个对象的方法；

异步任务出错时，会自动回调某个对象的方法；

10、join和get对比

get会抛出异常，join不需要

package com.xx.cf;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/8/28 14:56
 */
public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) {
        CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "-----come in");
            int result = ThreadLocalRandom.current().nextInt(10);
            //暂停几秒钟线程
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("-----计算结束耗时1秒钟，result： " + result);
            if (result > 6) {
                int age = 10 / 0;
            }
            return result;
        }).whenComplete((v, e) -> {
            if (e == null) {
                System.out.println("-----result: " + v);
            }
        }).exceptionally(e -> {
            System.out.println("-----exception: " + e.getCause() + "\t" + e.getMessage());
            return -44;
        });

        System.out.println(completableFuture.join());
    }
}

11、一个简单的例子-电商网站的比价

切记，功能→性能

经常出现在等待某条 SQL 执行完成后，再继续执行下一条 SQL ，而这两条 SQL 本身是并无关系的，可以同时进行执行的。我们希望能够两条 SQL 同时进行处理，而不是等待其中的某一条 SQL 完成后，再继续下一条。同理，对于分布式微服务的调用，按照实际业务，如果是无关联step by step的业务，可以尝试是否可以多箭齐发，同时调用。我们去比同一个商品在各个平台上的价格，要求获得一个清单列表， 1 step by step，查完京东查淘宝，查完淘宝查天猫…

package com.xx.cf;

import lombok.Getter;
import org.springframework.util.StopWatch;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.stream.Collectors;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/8/28 15:07
 */
public class T1 {
    static List<NetMall> list = Arrays.asList(
            new NetMall("jd"),
            new NetMall("tmall"),
            new NetMall("pdd"),
            new NetMall("mi")
    );

    public static List<String> findPriceSync(List<NetMall> list, String productName) {
        return list.stream().map(mall -> String.format(productName + " %s price is %.2f", mall.getNetMallName(), mall.getPriceByName(productName))).collect(Collectors.toList());
    }

    public static List<String> findPriceASync(List<NetMall> list, String productName) {
        return list.stream().map(mall -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> String.format(productName + " %s price is %.2f", mall.getNetMallName(), mall.getPriceByName(productName)))).collect(Collectors.toList()).stream().map(CompletableFuture::join).collect(Collectors.toList());
    }


    public static void main(String[] args) {
        StopWatch stopWatch1 = new StopWatch();
        stopWatch1.start();
        List<String> list1 = findPriceSync(list, "thinking in java");
        for (String element : list1) {
            System.out.println(element);
        }
        stopWatch1.stop();
        System.out.println("----costTime: " + stopWatch1.getTotalTimeMillis() + " 毫秒");

        StopWatch stopWatch2 = new StopWatch();
        stopWatch2.start();
        List<String> list2 = findPriceASync(list, "thinking in java");
        for (String element : list2) {
            System.out.println(element);
        }
        stopWatch2.stop();
        System.out.println("----costTime: " + stopWatch2.getTotalTimeMillis() + " 毫秒");
    }
}

class NetMall {

    @Getter
    private String netMallName;

    public NetMall(String netMallName) {
        this.netMallName = netMallName;
    }

    public double getPriceByName(String productName) {
        return calcPrice(productName);
    }

    private double calcPrice(String productName) {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return ThreadLocalRandom.current().nextDouble() + productName.charAt(0);
    }
}

12、CompletableFuture常用方法

1、获得结果和触发计算

获取结果

// 不见不散
public T get()
    
// 过时不候
public T get(long timeout, TimeUnit unit)
    
// 没有计算完成的情况下，给我一个替代结果 
// 立即获取结果不阻塞 计算完，返回计算完成后的结果  没算完，返回设定的valueIfAbsent值
public T getNow(T valueIfAbsent)
    
public T join()

package com.xx.cf;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/8/28 14:56
 */
public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return 903;
        });

        // 去掉注释上面计算没有完成，返回914
        // 开启注释上满计算完成，返回计算结果
//        try {
//            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
//        } catch (InterruptedException e) {
//            e.printStackTrace();
//        }
        System.out.println(completableFuture.getNow(914));
    }
}

package com.xx.cf;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/8/28 14:56
 */
public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(CompletableFuture.supplyAsync(() -> "abc").thenApply(r -> r + "123").join());
    }
}

主动触发计算

// 是否打断get方法立即返回括号值
public boolean complete(T value)

package com.xx.cf;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/8/28 14:56
 */
public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return 903;
        });

        // 注释掉暂停线程，get还没有算完只能返回complete方法设置的 914；暂停2秒钟线程，异步线程能够计算完成返回get
//        try {
//            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
//        } catch (InterruptedException e) {
//            e.printStackTrace();
//        }
        //当调用CompletableFuture.get()被阻塞的时候,complete方法就是结束阻塞并get()获取设置的complete里面的值.
        System.out.println(completableFuture.complete(914) + "\t" + completableFuture.get());
    }
}

2、对计算结果进行处理

thenApply(Function fn)

输入参数：上一阶段的任务结果类型为 T。
返回值：新阶段的任务结果类型为 U。
功能：对上一阶段的任务结果进行转换操作，并返回一个新的 CompletableFuture 对象。

计算结果存在依赖关系，这两个线程串行化
由于存在依赖关系(当前步错，不走下一步)，当前步骤有异常的话就叫停。

package com.xx.cf;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/8/28 14:56
 */
public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // 当一个线程依赖另一个线程时用 thenApply 方法来把这两个线程串行化,
        CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            //暂停几秒钟线程
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("111");
            return 1024;
        }).thenApply(f -> {
            System.out.println("222");
            return f + 1;
        }).thenApply(f -> {
            //int age = 10/0; // 异常情况：那步出错就停在那步。
            System.out.println("333");
            return f + 1;
        }).whenCompleteAsync((v, e) -> {
            System.out.println("*****v: " + v);
        }).exceptionally(e -> {
            e.printStackTrace();
            return null;
        });

        System.out.println("-----主线程结束，END");

        // 主线程不要立刻结束，否则CompletableFuture默认使用的线程池会立刻关闭:
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

handle
// 有异常也可以往下一步走，根据带的异常参数可以进一步处理

package com.xx.cf;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/8/28 14:56
 */
public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //当一个线程依赖另一个线程时用 handle 方法来把这两个线程串行化,
        // 异常情况：有异常也可以往下一步走，根据带的异常参数可以进一步处理
        CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            //暂停几秒钟线程
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("111");
            return 1024;
        }).handle((f, e) -> {
            int age = 10 / 0;
            System.out.println("222" + f);
            return f + 1;
        }).handle((f, e) -> {
            System.out.println("333" + f);
            return f + 1;
        }).whenCompleteAsync((v, e) -> {
            System.out.println("*****v: " + v);
        }).exceptionally(e -> {
            e.printStackTrace();
            return null;
        });

        System.out.println("-----主线程结束，END");

        // 主线程不要立刻结束，否则CompletableFuture默认使用的线程池会立刻关闭:
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

当一个异常发生时，handle 方法会执行异常处理的逻辑，然后它会将返回值设置为 null，表示处理后的结果。这就是为什么在异常发生后，f 的值会变成 null。

具体来说，在你的代码中，第一个 handle 方法中有一个除以零的操作 int age = 10 / 0;，这会引发一个异常。因此，异常发生时，handle 方法的异常处理逻辑会被执行，异常捕获后，f 被设置为 null，然后异常继续传递到下一个 handle 方法。在第二个 handle 方法中，f 的值仍然是 null，所以你会看到输出 “333null”。

在 whenCompleteAsync 方法中，v 是 handle 方法的返回值（即 f 的值），在异常发生时为 null，因此你会看到 “v: null”。

whenComplete 和 whenCompleteAsync的区别:

whenComplete:是执行当前任务的线程执行继续执行 whenComplete 的任务

whenCompleteAsync: 是执行把whenCompleteAsync 这个任务继续提交给线程池来进行执行。

3、对计算结果进行消费

接收任务的处理结果，并消费处理，无返回结果

package com.xx.cf;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/8/28 14:56
 */
public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            return 1;
        }).thenApply(f -> {
            return f + 2;
        }).thenApply(f -> {
            return f + 3;
        }).thenApply(f -> {
            return f + 4;
        }).thenAccept(r -> System.out.println(r));
    }
}

任务之间的顺序执行

thenRun
thenRun(Runnable runnable)
// 任务 A 执行完执行 B，并且 B 不需要 A 的结果
    
thenAccept
thenAccept(Consumer action)
// 任务 A 执行完执行 B，B 需要 A 的结果，但是任务 B 无返回值
  
thenApply
thenApply(Function fn)
// 任务 A 执行完执行 B，B 需要 A 的结果，同时任务 B 有返回值

package com.xx.cf;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/8/28 14:56
 */
public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        System.out.println(CompletableFuture.supplyAsync(() -> "resultA").thenRun(() -> {
        }).join());
        System.out.println(CompletableFuture.supplyAsync(() -> "resultA").thenAccept(resultA -> {
        }).join());
        System.out.println(CompletableFuture.supplyAsync(() -> "resultA").thenApply(resultA -> resultA + " resultB").join());
    }
}

4、对计算速度进行选用

applyToEither:谁快用谁

package com.xx.cf;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/8/28 14:56
 */
public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Integer> completableFuture1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---come in ");
            //暂停几秒钟线程
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return 10;
        });

        CompletableFuture<Integer> completableFuture2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---come in ");
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return 20;
        });

        CompletableFuture<Integer> thenCombineResult = completableFuture1.applyToEither(completableFuture2, f -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---come in ");
            return f + 1;
        });

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + thenCombineResult.get());
    }
}

5、对计算结果进行合并

      两个CompletionStage任务都完成后，最终能把两个任务的结果一起交给thenCombine 来处理

      先完成的先等着，等待其它分支任务

      thenCombine

package com.xx.cf;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/8/28 14:56
 */
public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Integer> completableFuture1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---come in ");
            return 10;
        });

        CompletableFuture<Integer> completableFuture2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---come in ");
            return 20;
        });

        CompletableFuture<Integer> thenCombineResult = completableFuture1.thenCombine(completableFuture2, (x, y) -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---come in ");
            return x + y;
        });

        System.out.println(thenCombineResult.get());
    }
}

package com.xx.cf;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/8/28 14:56
 */
public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Integer> thenCombineResult = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---come in 1");
            return 10;
        }).thenCombine(CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---come in 2");
            return 20;
        }), (x, y) -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---come in 3");
            return x + y;
        }).thenCombine(CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---come in 4");
            return 30;
        }), (a, b) -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---come in 5");
            return a + b;
        });
        System.out.println("-----主线程结束，END");
        System.out.println(thenCombineResult.get());


        // 主线程不要立刻结束，否则CompletableFuture默认使用的线程池会立刻关闭:
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

13、CompletableFuture结合线程池使用

1、查询多次再聚合

@GetMapping("/queryCustomerInfo")
@Operation(summary = "CompletableFuture+自定义线程池分批查询")
public List<Integer> queryCustomerInfo() {
    List<Integer> result = new ArrayList<>();
    CompletableFuture<List<Integer>> customerInfoFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "1");
        List<Integer> customerInfo1 = this.getCustomerInfo1();
        return customerInfo1;
    }, threadPoolTaskExecutor);

    CompletableFuture<List<Integer>> scoreFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "2");
        List<Integer> customerInfo2 = this.getCustomerInfo2();
        return customerInfo2;
    }, threadPoolTaskExecutor);

    CompletableFuture<List<Integer>> orderFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "3");
        List<Integer> customerInfo3 = this.getCustomerInfo3();
        return customerInfo3;
    }, threadPoolTaskExecutor);

    //等待所有任务完成
    CompletableFuture.allOf(customerInfoFuture, scoreFuture, orderFuture).join();
    Stream.of(customerInfoFuture, scoreFuture, orderFuture).map(CompletableFuture::join).collect(Collectors.toList()).forEach(result::addAll);
    return result;
}


public List<Integer> getCustomerInfo1() {
    try {
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return Arrays.asList(1, 2, 3);
}

public List<Integer> getCustomerInfo2() {
    try {
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return Arrays.asList(4, 5);
}

public List<Integer> getCustomerInfo3() {
    try {
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(300);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return Arrays.asList(6, 7);
}

2、Stream流的方式对数据进行分批次处理

@GetMapping("/doLimitByStream")
@Operation(summary = "CompletableFuture+自定义线程池分批查询 Stream流的方式对数据进行分批次处理")
public void doLimitByStream() {
    // 1 数据总量集合
    List<Integer> list = queryCustomerInfo();
    // 2 限流分批，打算每次处理几条或者几页，开发自己设定,支持第3方分批限流
    int pageSize = 5;//可以配置
    // 3
    int pages = (int) Math.ceil(list.size() * 1.0 / pageSize);
    for (int i = 1; i <= pages; i++) {
        List<Integer> batchList = list.stream().skip(pageSize * (i - 1)).limit(pageSize).collect(Collectors.toList());
        System.out.println("batchList: " + i + " = " + batchList);
    }
}

3、Guava的方式对数据进行分批次处理

@GetMapping("/doLimitByGuava")
@Operation(summary = "CompletableFuture+自定义线程池分批查询 Guava的方式对数据进行分批次处理")
public void doLimitByGuava() {
    //1 数据总量集合
    List<Integer> list = queryCustomerInfo();
    int pageSize = 3; // 可以配置
    if (list != null) {
        List<List<Integer>> partition = Lists.partition(list, pageSize);
        for (List<Integer> integerList : partition) {
            System.out.println(integerList);
        }
    }
}

14、线程池循环引用会导致死锁

package com.xx.cf;

import java.util.concurrent.*;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/9/6 20:24
 */
public class CfCyclic {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool1 = new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(100));
        CompletableFuture cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("1111");
            //do sth
            return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                System.out.println("child");
                return "child";
            }, threadPool1).join();//子任务
        }, threadPool1);
        cf1.join();
        
        threadPool1.shutdown();
    }
}

在第一个 CompletableFuture 中，你使用了 CompletableFuture.supplyAsync 来执行一个任务，并在其中又创建了一个子任务。这个子任务也使用了相同的线程池 threadPool1 来执行。
在第一个 CompletableFuture 中，你调用了 join() 方法来等待任务的完成。这将阻塞当前线程，直到 CompletableFuture 完成。
在第一个 CompletableFuture 中，你的任务返回了另一个 CompletableFuture，然后立即调用了 join() 方法等待它的完成。
子任务请求线程时进入阻塞队列排队，但是父任务的完成又依赖于子任务，这时由于子任务得不到线程，父任务无法完成。主线程执行cf1.join()进入阻塞状态，并且永远无法恢复

package com.xx.cf;

import java.util.concurrent.*;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/9/6 20:24
 */
public class CfCyclic {


    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool1 = new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(100));
        ExecutorService threadPool2 = new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(100));
        CompletableFuture cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("1111");
            //do sth
            return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                System.out.println("child");
                return "child";
            }, threadPool2).join();//子任务
        }, threadPool1);
        cf1.join();

        threadPool1.shutdown();
        threadPool2.shutdown();
    }
}

package com.xx.cf;

import java.util.concurrent.*;

/**
 * @Author: wxz
 * @Date: 2023/9/6 20:24
 */
public class CfCyclic {


    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool1 = new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(100));
        ExecutorService threadPool2 = new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(100));

        CompletableFuture<String> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("1111");
            // 执行主任务逻辑
            return "result";
        }, threadPool1).thenCompose(result -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("child");
            // 执行子任务逻辑，使用不同的线程池
            return "child";
        }, threadPool2));
        cf1.join();
        threadPool1.shutdown();
        threadPool2.shutdown();
    }
}

CompletableFuture原理与实践

CompletableFuture原理与实践

1、CompletableFuture是什么

2、CompletableFuture的特性

3、CompletableFuture和Future

4、从FutureTask开始

5、对Future的改进

1、类CompletableFuture

2、接口CompletionStage

6、核心的四个静态方法

1、runAsync 无返回值

2、supplyAsync 有返回值

7、无返回值Code

8、有返回值Code

9、回调方法

10、join和get对比

11、一个简单的例子-电商网站的比价

12、CompletableFuture常用方法

1、获得结果和触发计算

2、对计算结果进行处理

3、对计算结果进行消费

4、对计算速度进行选用

5、对计算结果进行合并

13、CompletableFuture结合线程池使用

1、查询多次再聚合

2、Stream流的方式对数据进行分批次处理

3、Guava的方式对数据进行分批次处理

14、线程池循环引用会导致死锁

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CompletableFuture原理与实践

CompletableFuture原理与实践

1、CompletableFuture是什么

2、CompletableFuture的特性

3、CompletableFuture和Future

4、从FutureTask开始

5、对Future的改进

1、类CompletableFuture

2、接口CompletionStage

6、核心的四个静态方法

1、runAsync 无 返回值

2、supplyAsync 有 返回值

7、无返回值Code

8、有返回值Code

9、回调方法

10、join和get对比

11、一个简单的例子-电商网站的比价

12、CompletableFuture常用方法

1、获得结果和触发计算

2、对计算结果进行处理

3、对计算结果进行消费

4、对计算速度进行选用

5、对计算结果进行合并

13、CompletableFuture结合线程池使用

1、查询多次再聚合

2、Stream流的方式对数据进行分批次处理

3、Guava的方式对数据进行分批次处理

14、线程池循环引用会导致死锁

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1、runAsync 无返回值

2、supplyAsync 有返回值