今天給大家介紹一個非常有意思的Java編程中的奇淫巧技——用CompletableFuture來做異步編程。

先說一下異步編程是啥，以及一般都是什么時候用他們。

其實大家比較常規(guī)習慣的都是用springboot+ssm+springcloud alibaba技術(shù)體系去開發(fā)一些web系統(tǒng)，然后里面填充各種crud代碼，相信看這篇文章的朋友應該都差不多，畢竟天下苦crud久已，進軟件開發(fā)行業(yè)之前覺得很高大上，進來以后發(fā)現(xiàn)技術(shù)都熟悉的差不多了，更多的都是在干crud。

那其實在這種常規(guī)性的crud類的系統(tǒng)和技術(shù)體系下，一般我們都不需要去做什么并發(fā)編程、異步編程之類的，因為一般系統(tǒng)原理都是springboot拉起來一個內(nèi)嵌的web server，比如tomcat，然后對外接http請求，多線程并發(fā)處理請求，每個線程都是調(diào)用你的controller、service、dao和sql語句，是不是？

而且其實大家平時用spring的話，所有的spring bean都是做成單例的，而且單例一般都是無狀態(tài)的，就是大家不會在內(nèi)存里放什么數(shù)據(jù)，也就避免了多線程并發(fā)的安全問題，然后我們平時也就不用在crud系統(tǒng)里關(guān)注多線程問題了。

所以其實我們寫的代碼都是順序流的模式，來一個請求，各種業(yè)務邏輯處理，調(diào)用service，dao，執(zhí)行各種sql語句，然后最后都是面向數(shù)據(jù)庫做增刪改查，所以根本沒機會也不需要使用并發(fā)編程和異步編程。

當然這種模式在crud業(yè)務類系統(tǒng)里還是不錯的，畢竟方便，寫業(yè)務就可以了，不要去關(guān)注復雜的多線程并發(fā)和異步化的問題。

所以并發(fā)編程和異步編程指的是什么呢？并發(fā)編程其實是指比如你寫了一個系統(tǒng)，你的系統(tǒng)代碼里不是執(zhí)行那種crud順序流代碼，而是自己搞一個class，繼承Thread，自己實現(xiàn)一個線程類，然后你的系統(tǒng)代碼里拿到一個請求不是直接去crud，而是啟動一個Thread線程去并發(fā)運行起來，這個線程不就會異步的去執(zhí)行一些操作了。

雖然大家一般真的很少在業(yè)務系統(tǒng)里用這種并發(fā)編程和異步編程的模式，但是代碼里確實是可以這么玩的。

好，那一般什么時候需要在代碼里開一些線程去并發(fā)運行，異步化的運行呢？不幸的消息是，crud系統(tǒng)真的很少用，一般其實都是中間件類的系統(tǒng)會大量的運用并發(fā)編程的知識，各種請求都是異步化的執(zhí)行，比如說大家可以去看看rocketmq、elasticsearch這一類中間件的源碼，他們會經(jīng)常用到。

或者說大家在自己公司里研發(fā)一些非crud類的系統(tǒng)，比如說一些公司內(nèi)自研的一些底層系統(tǒng)，基礎系統(tǒng)，中間件系統(tǒng)，其實也會經(jīng)常用到并發(fā)編程，也就是異步編程的模式，那如果大家未來有可能用到異步編程的話，建議還是來了解一下今天的知識點，因為傳統(tǒng)的異步編程其實控制你開的那個線程其實真的很麻煩。

但是用了CompletableFuture之后，對你開出來的多線程并發(fā)任務，你其實是可以很好的去控制他們的，一起開始今天的旅程吧。

在Java的世界里，處理異步和多線程任務一直是個讓人頭疼的問題。傳統(tǒng)的線程創(chuàng)建和管理方式，不僅代碼繁瑣，還容易出錯。但是，自從Java 8推出了CompletableFuture這個神器，一切都變得不一樣了。它以一種極其優(yōu)雅的方式，解決了異步編程的諸多痛點。今天，咱們就來聊聊這個CompletableFuture，看看它到底是如何讓異步多線程編程變得如此優(yōu)雅的。

一、異步編程的痛點

在CompletableFuture出現(xiàn)之前，Java的異步編程主要有兩種方式：通過Future接口和實現(xiàn)Callable接口。但是，這兩種方式都存在一些問題。

1、阻塞和輪詢：使用Future.get()方法獲取異步結(jié)果時，如果結(jié)果還沒有準備好，當前線程會被阻塞。為了避免阻塞，我們通常會使用輪詢的方式檢查結(jié)果是否準備好，但這種方式會浪費CPU資源。

2、無法組合多個異步任務：在實際開發(fā)中，我們經(jīng)常需要組合多個異步任務的結(jié)果。但是，使用傳統(tǒng)的Future和Callable，很難實現(xiàn)復雜的異步任務組合邏輯。

3、異常處理不便：當異步任務出現(xiàn)異常時，傳統(tǒng)的處理方式是通過Future.get()方法捕獲異常，但這種方式不夠靈活，也不便于異步任務的錯誤恢復。

二、CompletableFuture的優(yōu)雅之處

CompletableFuture是Java 8引入的一個新的異步編程工具，它解決了傳統(tǒng)異步編程方式的諸多痛點，讓異步多線程編程變得更加優(yōu)雅和便捷。

1、非阻塞的異步結(jié)果獲?。篊ompletableFuture提供了非阻塞的異步結(jié)果獲取方式。你可以通過thenApply、thenAccept、thenRun等方法，在異步任務完成時執(zhí)行特定的操作，而無需阻塞當前線程。

2、靈活的異步任務組合：CompletableFuture提供了豐富的API，支持多種異步任務的組合方式。你可以使用thenCombine、thenAcceptBoth、runAfterBoth等方法，將兩個異步任務的結(jié)果進行組合；或者使用allOf、anyOf等方法，等待多個異步任務完成。

3、便捷的異常處理：CompletableFuture提供了exceptionally方法，用于處理異步任務中出現(xiàn)的異常。你可以在這個方法中定義異常的處理邏輯，使得異步任務的錯誤恢復變得更加便捷。

4、鏈式調(diào)用和流式處理：CompletableFuture的方法調(diào)用支持鏈式操作，你可以將多個異步任務串聯(lián)起來，形成一個處理流程。這種鏈式調(diào)用和流式處理的方式，使得異步編程的代碼更加簡潔和易讀。

三、CompletableFuture的使用示例

下面，我們通過一些具體的示例，來看看CompletableFuture是如何優(yōu)雅地解決異步多線程編程的問題的。

示例1：異步執(zhí)行任務并獲取結(jié)果

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {  
   // 模擬異步任務  
   try {  
       Thread.sleep(1000);  
  } catch (InterruptedException e) {  
       e.printStackTrace();  
  }  
   return "Hello, CompletableFuture!";  
});  
 
// 非阻塞方式獲取結(jié)果  
future.thenAccept(System.out::println);

在這個示例中，我們使用supplyAsync方法異步執(zhí)行了一個任務，并返回了一個CompletableFuture對象。然后，我們使用thenAccept方法，在異步任務完成時打印結(jié)果。這種方式避免了阻塞和輪詢，使得代碼更加簡潔和高效。

示例2：組合多個異步任務的結(jié)果

CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");  
CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "World");  
 
future1.thenCombine(future2, (result1, result2) -> result1 + " " + result2)  
      .thenAccept(System.out::println);

在這個示例中，我們使用thenCombine方法將兩個異步任務的結(jié)果進行了組合。當兩個異步任務都完成時，它們的結(jié)果會被拼接成一個新的字符串，并打印出來。這種方式使得異步任務的組合變得更加靈活和便捷。

示例3：處理異步任務中的異常

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {  
   if (true) { // 假設這里有個條件判斷，滿足時拋出異常  
       throw new RuntimeException("Oops!");  
  }  
   return "Normal result";  
});  
 
future.exceptionally(ex -> "Fallback result")  
    .thenAccept(System.out::println);

在這個示例中，我們使用exceptionally方法處理了異步任務中出現(xiàn)的異常。當異步任務拋出異常時，我們會返回一個備用結(jié)果，并打印出來。這種方式使得異步任務的錯誤恢復變得更加容易和可控。

四、CompletableFuture的高級特性

除了上述的基本用法外，CompletableFuture還提供了一些高級特性，進一步增強了其異步編程的能力。

1、自定義線程池：默認情況下，CompletableFuture會使用ForkJoinPool.commonPool()作為線程池來執(zhí)行異步任務。但是，你也可以通過supplyAsync、runAsync等方法的重載版本，自定義線程池來執(zhí)行異步任務。

2、完成時的回調(diào)：CompletableFuture提供了whenComplete、whenCompleteAsync等方法，允許你在異步任務完成時執(zhí)行特定的回調(diào)操作。這些回調(diào)操作可以處理正常結(jié)果，也可以處理異常情況。

3、結(jié)果計算完成時的通知：CompletableFuture還提供了thenRun方法，允許你在異步任務的結(jié)果計算完成時執(zhí)行特定的操作。這個方法不關(guān)心異步任務的結(jié)果，只關(guān)心任務是否完成。

4、等待多個異步任務完成：CompletableFuture提供了allOf、anyOf等靜態(tài)方法，用于等待多個異步任務完成。allOf會等待所有任務完成，而anyOf則只等待其中一個任務完成。

五、總結(jié)

CompletableFuture是Java 8引入的一個強大的異步編程工具，它以一種極其優(yōu)雅的方式解決了傳統(tǒng)異步編程方式的諸多痛點。通過使用CompletableFuture，我們可以更加便捷地實現(xiàn)異步多線程編程，提高代碼的可讀性和可維護性。同時，CompletableFuture還提供了豐富的高級特性，進一步增強了其異步編程的能力。因此，如果你還在為異步多線程編程而苦惱，不妨嘗試一下CompletableFuture，相信它會給你帶來全新的編程體驗。