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精通多线程,却不会异步编程?

前言

以前需要异步执行一个任务时,一般是用Thread或者线程池Executor去创建。如果需要返回值,则是调用Executor.submit获取Future。但是多个线程存在依赖组合,我们又能怎么办?可使用同步组件CountDownLatch、CyclicBarrier等;其实有简单的方法,就是用CompletableFuture

  • 线程任务的创建
  • 线程任务的串行执行
  • 线程任务的并行执行
  • 处理任务结果和异常
  • 多任务的简单组合
  • 取消执行线程任务
  • 任务结果的获取和完成与否判断

1、创建异步线程任务

根据supplier创建CompletableFuture任务

//使用内置线程ForkJoinPool.commonPool(),根据supplier构建执行任务 public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier) //指定自定义线程,根据supplier构建执行任务 public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier, Executor executor) 

根据runnable创建CompletableFuture任务

//使用内置线程ForkJoinPool.commonPool(),根据runnable构建执行任务 public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable) //指定自定义线程,根据runnable构建执行任务 public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable, Executor executor) 
  • 使用示例
ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); CompletableFuture<Void> rFuture = CompletableFuture         .runAsync(() -> System.out.println("hello siting"), executor); //supplyAsync的使用 CompletableFuture<String> future = CompletableFuture         .supplyAsync(() -> {             System.out.print("hello ");             return "siting";         }, executor);  //阻塞等待,runAsync 的future 无返回值,输出null System.out.println(rFuture.join()); //阻塞等待 String name = future.join(); System.out.println(name); executor.shutdown(); // 线程池需要关闭 --------输出结果-------- hello siting null hello siting 

常量值作为CompletableFuture返回

//有时候是需要构建一个常量的CompletableFuture public static <U> CompletableFuture<U> completedFuture(value) 

2 、线程串行执行

精通多线程,却不会异步编程?

任务完成则运行action,不关心上一个任务的结果,无返回值

public CompletableFuture<Void> thenRun(Runnable action) public CompletableFuture<Void> thenRunAsync(Runnable action) public CompletableFuture<Void> thenRunAsync(Runnable action, Executor executor) 
  • 使用示例
CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture         .supplyAsync(() -> "hello siting", executor)         .thenRunAsync(() -> System.out.println("OK"), executor); executor.shutdown(); --------输出结果-------- OK 

任务完成则运行action,依赖上一个任务的结果,无返回值

public CompletableFuture<Void> thenAccept(Consumer<? super T> action) public CompletableFuture<Void> thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action) public CompletableFuture<Void> thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action, Executor executor) 
  • 使用示例
ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture         .supplyAsync(() -> "hello siting", executor)         .thenAcceptAsync(System.out::println, executor); executor.shutdown(); --------输出结果-------- hello siting 

任务完成则运行fn,依赖上一个任务的结果,有返回值

public <U> CompletableFuture<U> thenApply(Function<? super T,? extends U> fn) public <U> CompletableFuture<U> thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn)         public <U> CompletableFuture<U> thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn, Executor executor) 
  • 使用示例
ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); CompletableFuture<String> future = CompletableFuture         .supplyAsync(() -> "hello world", executor)         .thenApplyAsync(data -> {             System.out.println(data); return "OK";         }, executor); System.out.println(future.join()); executor.shutdown(); --------输出结果-------- hello world OK 

thenCompose - 任务完成则运行fn,依赖上一个任务的结果,有返回值

  • 类似thenApply(区别是thenCompose的返回值是CompletionStage,thenApply则是返回 U),提供该方法为了和其他CompletableFuture任务更好地配套组合使用
public <U> CompletableFuture<U> thenCompose(Function<? super T, ? extends CompletionStage<U>> fn)  public <U> CompletableFuture<U> thenComposeAsync(Function<? super T, ? extends CompletionStage<U>> fn) public <U> CompletableFuture<U> thenComposeAsync(Function<? super T, ? extends CompletionStage<U>> fn,   Executor executor)         
  • 使用示例
//第一个异步任务,常量任务 CompletableFuture<String> f = CompletableFuture.completedFuture("OK"); //第二个异步任务 ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); CompletableFuture<String> future = CompletableFuture         .supplyAsync(() -> "hello world", executor)         .thenComposeAsync(data -> {             System.out.println(data); return f; //使用第一个任务作为返回         }, executor); System.out.println(future.join()); executor.shutdown(); --------输出结果-------- hello world OK 

3 、线程并行执行

精通多线程,却不会异步编程?

两个CompletableFuture[并行]执行完,然后执行action,不依赖上两个任务的结果,无返回值

public CompletableFuture<Void> runAfterBoth(CompletionStage<?> other, Runnable action) public CompletableFuture<Void> runAfterBothAsync(CompletionStage<?> other, Runnable action) public CompletableFuture<Void> runAfterBothAsync(CompletionStage<?> other, Runnable action, Executor executor) 
  • 使用示例
//第一个异步任务,常量任务 CompletableFuture<String> first = CompletableFuture.completedFuture("hello world"); ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture         //第二个异步任务         .supplyAsync(() -> "hello siting", executor)         // () -> System.out.println("OK") 是第三个任务         .runAfterBothAsync(first, () -> System.out.println("OK"), executor); executor.shutdown(); --------输出结果-------- OK 

两个CompletableFuture[并行]执行完,然后执行action,依赖上两个任务的结果,无返回值

//第一个任务完成再运行other,fn再依赖消费两个任务的结果,无返回值 public <U> CompletableFuture<Void> thenAcceptBoth(CompletionStage<? extends U> other,         BiConsumer<? super T, ? super U> action) //两个任务异步完成,fn再依赖消费两个任务的结果,无返回值      public <U> CompletableFuture<Void> thenAcceptBothAsync(CompletionStage<? extends U> other,         BiConsumer<? super T, ? super U> action)   //两个任务异步完成(第二个任务用指定线程池执行),fn再依赖消费两个任务的结果,无返回值                 public <U> CompletableFuture<Void> thenAcceptBothAsync(CompletionStage<? extends U> other,         BiConsumer<? super T, ? super U> action, Executor executor)  
  • 使用示例
//第一个异步任务,常量任务 CompletableFuture<String> first = CompletableFuture.completedFuture("hello world"); ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture         //第二个异步任务         .supplyAsync(() -> "hello siting", executor)         // (w, s) -> System.out.println(s) 是第三个任务         .thenAcceptBothAsync(first, (s, w) -> System.out.println(s), executor); executor.shutdown(); --------输出结果-------- hello siting 

两个CompletableFuture[并行]执行完,然后执行action,依赖上两个任务的结果,有返回值

//第一个任务完成再运行other,fn再依赖消费两个任务的结果,有返回值 public <U,V> CompletableFuture<V> thenCombine(CompletionStage<? extends U> other,    BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn) //两个任务异步完成,fn再依赖消费两个任务的结果,有返回值 public <U,V> CompletableFuture<V> thenCombineAsync(CompletionStage<? extends U> other,         BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn)    //两个任务异步完成(第二个任务用指定线程池执行),fn再依赖消费两个任务的结果,有返回值         public <U,V> CompletableFuture<V> thenCombineAsync(CompletionStage<? extends U> other,         BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn, Executor executor)          
  • 使用示例
//第一个异步任务,常量任务 CompletableFuture<String> first = CompletableFuture.completedFuture("hello world"); ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); CompletableFuture<String> future = CompletableFuture         //第二个异步任务         .supplyAsync(() -> "hello siting", executor)         // (w, s) -> System.out.println(s) 是第三个任务         .thenCombineAsync(first, (s, w) -> {             System.out.println(s);             return "OK";         }, executor); System.out.println(future.join()); executor.shutdown(); --------输出结果-------- hello siting OK 

4 、线程并行执行,谁先执行完则谁触发下一任务(二者选其最快)

精通多线程,却不会异步编程?

上一个任务或者other任务完成, 运行action,不依赖前一任务的结果,无返回值

public CompletableFuture<Void> runAfterEither(CompletionStage<?> other, Runnable action)    public CompletableFuture<Void> runAfterEitherAsync(CompletionStage<?> other, Runnable action) public CompletableFuture<Void> runAfterEitherAsync(CompletionStage<?> other,   Runnable action, Executor executor) 
  • 使用示例
//第一个异步任务,休眠1秒,保证最晚执行晚 CompletableFuture<String> first = CompletableFuture.supplyAsync(()->{     try{ Thread.sleep(1000); }catch (Exception e){}     System.out.println("hello world");     return "hello world"; }); ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture         //第二个异步任务         .supplyAsync(() ->{             System.out.println("hello siting");             return "hello siting";         } , executor)         //() ->  System.out.println("OK") 是第三个任务         .runAfterEitherAsync(first, () ->  System.out.println("OK") , executor); executor.shutdown(); --------输出结果-------- hello siting OK 

上一个任务或者other任务完成, 运行action,依赖最先完成任务的结果,无返回值

public CompletableFuture<Void> acceptEither(CompletionStage<? extends T> other,   Consumer<? super T> action) public CompletableFuture<Void> acceptEitherAsync(CompletionStage<? extends T> other,   Consumer<? super T> action, Executor executor)        public CompletableFuture<Void> acceptEitherAsync(CompletionStage<? extends T> other,   Consumer<? super T> action, Executor executor)      
  • 使用示例
//第一个异步任务,休眠1秒,保证最晚执行晚 CompletableFuture<String> first = CompletableFuture.supplyAsync(()->{     try{ Thread.sleep(1000);  }catch (Exception e){}     return "hello world"; }); ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture         //第二个异步任务         .supplyAsync(() -> "hello siting", executor)         // data ->  System.out.println(data) 是第三个任务         .acceptEitherAsync(first, data ->  System.out.println(data) , executor); executor.shutdown(); --------输出结果-------- hello siting         

上一个任务或者other任务完成, 运行fn,依赖最先完成任务的结果,有返回值

public <U> CompletableFuture<U> applyToEither(CompletionStage<? extends T> other,   Function<? super T, U> fn)  public <U> CompletableFuture<U> applyToEitherAsync(CompletionStage<? extends T> other,   Function<? super T, U> fn)          public <U> CompletableFuture<U> applyToEitherAsync(CompletionStage<? extends T> other,   Function<? super T, U> fn, Executor executor)          
  • 使用示例
//第一个异步任务,休眠1秒,保证最晚执行晚 CompletableFuture<String> first = CompletableFuture.supplyAsync(()->{     try{ Thread.sleep(1000);  }catch (Exception e){}     return "hello world"; }); ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); CompletableFuture<String> future = CompletableFuture         //第二个异步任务         .supplyAsync(() -> "hello siting", executor)         // data ->  System.out.println(data) 是第三个任务         .applyToEitherAsync(first, data ->  {             System.out.println(data);             return "OK";         } , executor); System.out.println(future); executor.shutdown(); --------输出结果-------- hello siting OK 

5 、处理任务结果或者异常

exceptionally-处理异常

精通多线程,却不会异步编程?

public CompletableFuture<T> exceptionally(Function<Throwable, ? extends T> fn) 
  • 如果之前的处理环节有异常问题,则会触发exceptionally的调用相当于 try...catch
  • 使用示例
CompletableFuture<Integer> first = CompletableFuture         .supplyAsync(() -> {             if (true) {                 throw new RuntimeException("main error!");             }             return "hello world";         })         .thenApply(data -> 1)         .exceptionally(e -> {             e.printStackTrace(); // 异常捕捉处理,前面两个处理环节的日常都能捕获             return 0;         }); 

handle-任务完成或者异常时运行fn,返回值为fn的返回

  • 相比exceptionally而言,即可处理上一环节的异常也可以处理其正常返回值
public <U> CompletableFuture<U> handle(BiFunction<? super T, Throwable, ? extends U> fn)  public <U> CompletableFuture<U> handleAsync(BiFunction<? super T, Throwable, ? extends U> fn)  public <U> CompletableFuture<U> handleAsync(BiFunction<? super T, Throwable, ? extends U> fn,    Executor executor)         
  • 使用示例
CompletableFuture<Integer> first = CompletableFuture         .supplyAsync(() -> {             if (true) { throw new RuntimeException("main error!"); }             return "hello world";         })         .thenApply(data -> 1)         .handleAsync((data,e) -> {             e.printStackTrace(); // 异常捕捉处理             return data;         }); System.out.println(first.join()); --------输出结果-------- java.util.concurrent.CompletionException: java.lang.RuntimeException: main error!  ... 5 more null 

whenComplete-任务完成或者异常时运行action,有返回值

  • whenComplete与handle的区别在于,它不参与返回结果的处理,把它当成监听器即可
  • 即使异常被处理,在CompletableFuture外层,异常也会再次复现
  • 使用whenCompleteAsync时,返回结果则需要考虑多线程操作问题,毕竟会出现两个线程同时操作一个结果
public CompletableFuture<T> whenComplete(BiConsumer<? super T, ? super Throwable> action)  public CompletableFuture<T> whenCompleteAsync(BiConsumer<? super T, ? super Throwable> action)  public CompletableFuture<T> whenCompleteAsync(BiConsumer<? super T, ? super Throwable> action,   Executor executor)         
  • 使用示例
CompletableFuture<AtomicBoolean> first = CompletableFuture         .supplyAsync(() -> {             if (true) {  throw new RuntimeException("main error!"); }             return "hello world";         })         .thenApply(data -> new AtomicBoolean(false))         .whenCompleteAsync((data,e) -> {             //异常捕捉处理, 但是异常还是会在外层复现             System.out.println(e.getMessage());         }); first.join(); --------输出结果-------- java.lang.RuntimeException: main error! Exception in thread "main" java.util.concurrent.CompletionException: java.lang.RuntimeException: main error!  ... 5 more 

6 、多个任务的简单组合

public static CompletableFuture<Void> allOf(CompletableFuture<?>... cfs) public static CompletableFuture<Object> anyOf(CompletableFuture<?>... cfs) 

精通多线程,却不会异步编程?

精通多线程,却不会异步编程?

  • 使用示例
 CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture         .allOf(CompletableFuture.completedFuture("A"),                 CompletableFuture.completedFuture("B")); //全部任务都需要执行完 future.join(); CompletableFuture<Object> future2 = CompletableFuture         .anyOf(CompletableFuture.completedFuture("C"),                 CompletableFuture.completedFuture("D")); //其中一个任务行完即可 future2.join(); 

7、取消执行线程任务

// mayInterruptIfRunning 无影响;如果任务未完成,则返回异常 public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning)  //任务是否取消 public boolean isCancelled() 
  • 使用示例
CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture         .supplyAsync(() -> {             try { Thread.sleep(1000);  } catch (Exception e) { }             return "hello world";         })         .thenApply(data -> 1);  System.out.println("任务取消前:" + future.isCancelled()); // 如果任务未完成,则返回异常,需要对使用exceptionally,handle 对结果处理 future.cancel(true); System.out.println("任务取消后:" + future.isCancelled()); future = future.exceptionally(e -> {     e.printStackTrace();     return 0; }); System.out.println(future.join()); --------输出结果-------- 任务取消前:false 任务取消后:true java.util.concurrent.CancellationException  at java.util.concurrent.CompletableFuture.cancel(CompletableFuture.java:2276)  at Test.main(Test.java:25) 0 

8、任务的获取和完成与否判断

// 任务是否执行完成 public boolean isDone() //阻塞等待 获取返回值 public T join() // 阻塞等待 获取返回值,区别是get需要返回受检异常 public T get() //等待阻塞一段时间,并获取返回值 public T get(long timeout, TimeUnit unit) //未完成则返回指定value public T getNow(T valueIfAbsent) //未完成,使用value作为任务执行的结果,任务结束。需要future.get获取 public boolean complete(T value) //未完成,则是异常调用,返回异常结果,任务结束 public boolean completeExceptionally(Throwable ex) //判断任务是否因发生异常结束的 public boolean isCompletedExceptionally() //强制地将返回值设置为value,无论该之前任务是否完成;类似complete public void obtrudeValue(T value) //强制地让异常抛出,异常返回,无论该之前任务是否完成;类似completeExceptionally public void obtrudeException(Throwable ex)  
  • 使用示例
CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture         .supplyAsync(() -> {             try { Thread.sleep(1000);  } catch (Exception e) { }             return "hello world";         })         .thenApply(data -> 1);  System.out.println("任务完成前:" + future.isDone()); future.complete(10); System.out.println("任务完成后:" + future.join()); --------输出结果-------- 任务完成前:false 任务完成后:10