CompletableFuture解析

CompletableFuture介绍：

CompletableFuture是jdk8的新特性。CompletableFuture实现了CompletionStage接口和Future接口，前者是对后者的一个扩展，增加了异步会点、流式处理、多个Future组合处理的能力，使Java在处理多任务的协同工作时更加顺畅便利。

CompletableFuture的使用

一、创建异步任务

1. supplyAsync

supplyAsync是创建带有返回值的异步任务。它有如下两个方法，一个是使用默认线程池（ForkJoinPool.commonPool()）的方法，一个是带有自定义线程池的重载方法。

// 带返回值异步请求，默认线程池
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier)
 
// 带返回值的异步请求，可以自定义线程池
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier, Executor executor)
 

测试代码：

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<String> cf = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("do something....");
            return "result";
        });
 
        //等待任务执行完成
        System.out.println("结果->" + cf.get());
}
 
 
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // 自定义线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        CompletableFuture<String> cf = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("do something....");
            return "result";
        }, executorService);
 
        //等待子任务执行完成
        System.out.println("结果->" + cf.get());
}

测试结果：

2. runAsync

runAsync是创建没有返回值的异步任务。它有如下两个方法，一个是使用默认线程池（ForkJoinPool.commonPool()）的方法，一个是带有自定义线程池的重载方法

// 不带返回值的异步请求，默认线程池
public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable)
 
// 不带返回值的异步请求，可以自定义线程池
public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable, Executor executor)

测试代码：

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Void> cf = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            System.out.println("do something....");
        });
 
        //等待任务执行完成
        System.out.println("结果->" + cf.get());
}
 
 
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // 自定义线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        CompletableFuture<Void> cf = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            System.out.println("do something....");
        }, executorService);
 
        //等待任务执行完成
        System.out.println("结果->" + cf.get());
}

测试结果：

3.获取任务结果的方法

// 如果完成则返回结果，否则就抛出具体的异常
public T get() throws InterruptedException, ExecutionException 
 
// 最大时间等待返回结果，否则就抛出具体异常
public T get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException
 
// 完成时返回结果值，否则抛出unchecked异常。为了更好地符合通用函数形式的使用，如果完成此 CompletableFuture所涉及的计算引发异常，则此方法将引发unchecked异常并将底层异常作为其原因
public T join()
 
// 如果完成则返回结果值（或抛出任何遇到的异常），否则返回给定的 valueIfAbsent。
public T getNow(T valueIfAbsent)
 
// 如果任务没有完成，返回的值设置为给定值
public boolean complete(T value)
 
// 如果任务没有完成，就抛出给定异常
public boolean completeExceptionally(Throwable ex) 
 

二、异步回调处理

1.thenApply和thenApplyAsync

thenApply 表示某个任务执行完成后执行的动作，即回调方法，会将该任务的执行结果即方法返回值作为入参传递到回调方法中，带有返回值。

测试代码：

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf1 do something....");
            return 1;
        });
 
        CompletableFuture<Integer> cf2 = cf1.thenApplyAsync((result) -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something....");
            result += 2;
            return result;
        });
        //等待任务1执行完成
        System.out.println("cf1结果->" + cf1.get());
        //等待任务2执行完成
        System.out.println("cf2结果->" + cf2.get());
}
 
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf1 do something....");
            return 1;
        });
 
        CompletableFuture<Integer> cf2 = cf1.thenApply((result) -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something....");
            result += 2;
            return result;
        });
        //等待任务1执行完成
        System.out.println("cf1结果->" + cf1.get());
        //等待任务2执行完成
        System.out.println("cf2结果->" + cf2.get());
}

测试结果：

从上面代码和测试结果我们发现thenApply和thenApplyAsync区别在于，使用thenApply方法时子任务与父任务使用的是同一个线程，而thenApplyAsync在子任务中是另起一个线程执行任务，并且thenApplyAsync可以自定义线程池，默认的使用ForkJoinPool.commonPool()线程池。

2.thenAccept和thenAcceptAsync

thenAccep表示某个任务执行完成后执行的动作，即回调方法，会将该任务的执行结果即方法返回值作为入参传递到回调方法中，无返回值。

测试代码：

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf1 do something....");
            return 1;
        });
 
        CompletableFuture<Void> cf2 = cf1.thenAccept((result) -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something....");
        });
 
        //等待任务1执行完成
        System.out.println("cf1结果->" + cf1.get());
        //等待任务2执行完成
        System.out.println("cf2结果->" + cf2.get());
}
 
 
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf1 do something....");
            return 1;
        });
 
        CompletableFuture<Void> cf2 = cf1.thenAcceptAsync((result) -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something....");
        });
 
        //等待任务1执行完成
        System.out.println("cf1结果->" + cf1.get());
        //等待任务2执行完成
        System.out.println("cf2结果->" + cf2.get());
}

测试结果

测试结果我们发现thenAccep和thenAccepAsync区别在于，使用thenAccep方法时子任务与父任务使用的是同一个线程，而thenAccepAsync在子任务中可能是另起一个线程执行任务，并且thenAccepAsync可以自定义线程池，默认的使用ForkJoinPool.commonPool()线程池。

2.thenRun和thenRunAsync

thenRun表示某个任务执行完成后执行的动作，即回调方法，无入参，无返回值。

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf1 do something....");
            return 1;
        });
 
        CompletableFuture<Void> cf2 = cf1.thenRun(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something....");
        });
 
        //等待任务1执行完成
        System.out.println("cf1结果->" + cf1.get());
        //等待任务2执行完成
        System.out.println("cf2结果->" + cf2.get());
}
 
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf1 do something....");
            return 1;
        });
 
        CompletableFuture<Void> cf2 = cf1.thenRunAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something....");
        });
 
        //等待任务1执行完成
        System.out.println("cf1结果->" + cf1.get());
        //等待任务2执行完成
        System.out.println("cf2结果->" + cf2.get());
}

测试结果：

从上面代码和测试结果我们发现thenRun和thenRunAsync区别在于，使用thenRun方法时子任务与父任务使用的是同一个线程，而thenRunAsync在子任务中可能是另起一个线程执行任务，并且thenRunAsync可以自定义线程池，默认的使用ForkJoinPool.commonPool()线程池。

3.whenComplete和whenCompleteAsync

whenComplete是当某个任务执行完成后执行的回调方法，会将执行结果或者执行期间抛出的异常传递给回调方法，如果是正常执行则异常为null，回调方法对应的CompletableFuture的result和该任务一致，如果该任务正常执行，则get方法返回执行结果，如果是执行异常，则get方法抛出异常。

测试代码：

 public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf1 do something....");
            int a = 1/0;
            return 1;
        });
 
        CompletableFuture<Integer> cf2 = cf1.whenComplete((result, e) -> {
            System.out.println("上个任务结果：" + result);
            System.out.println("上个任务抛出异常：" + e);
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something....");
        });
 
//        //等待任务1执行完成
//        System.out.println("cf1结果->" + cf1.get());
//        //等待任务2执行完成
        System.out.println("cf2结果->" + cf2.get());
    }

测试结果：

4.handle和handleAsync

跟whenComplete基本一致，区别在于handle的回调方法有返回值。

测试代码：

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
       CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
           System.out.println(Thread.currentThread() + " cf1 do something....");
           // int a = 1/0;
           return 1;
       });

       CompletableFuture<Integer> cf2 = cf1.handle((result, e) -> {
           System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something....");
           System.out.println("上个任务结果：" + result);
           System.out.println("上个任务抛出异常：" + e);
           return result+2;
       });

       //等待任务2执行完成
       System.out.println("cf2结果->" + cf2.get());
}

测试结果：

三、多任务组合处理

1.thenCombine、thenAcceptBoth 和runAfterBoth

这三个方法都是将两个CompletableFuture组合起来处理，只有两个任务都正常完成时，才进行下阶段任务。

区别：thenCombine会将两个任务的执行结果作为所提供函数的参数，且该方法有返回值；thenAcceptBoth同样将两个任务的执行结果作为方法入参，但是无返回值；runAfterBoth没有入参，也没有返回值。注意两个任务中只要有一个执行异常，则将该异常信息作为指定任务的执行结果。

测试代码：

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf1 do something....");
            return 1;
        });
 
        CompletableFuture<Integer> cf2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something....");
            return 2;
        });
 
        CompletableFuture<Integer> cf3 = cf1.thenCombine(cf2, (a, b) -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf3 do something....");
            return a + b;
        });
 
        System.out.println("cf3结果->" + cf3.get());
}
 
 public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf1 do something....");
            return 1;
        });
 
        CompletableFuture<Integer> cf2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something....");
            return 2;
        });
        
        CompletableFuture<Void> cf3 = cf1.thenAcceptBoth(cf2, (a, b) -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf3 do something....");
            System.out.println(a + b);
        });
 
        System.out.println("cf3结果->" + cf3.get());
}
 
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf1 do something....");
            return 1;
        });
 
        CompletableFuture<Integer> cf2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something....");
            return 2;
        });
 
        CompletableFuture<Void> cf3 = cf1.runAfterBoth(cf2, () -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf3 do something....");
        });
 
        System.out.println("cf3结果->" + cf3.get());
}

测试结果：

2.applyToEither、acceptEither和runAfterEither

这三个方法和上面一样也是将两个CompletableFuture组合起来处理，当有一个任务正常完成时，就会进行下阶段任务。

区别：applyToEither会将已经完成任务的执行结果作为所提供函数的参数，且该方法有返回值；acceptEither同样将已经完成任务的执行结果作为方法入参，但是无返回值；runAfterEither没有入参，也没有返回值。

测试代码：

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<String> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread() + " cf1 do something....");
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "cf1 任务完成";
        });
 
        CompletableFuture<String> cf2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something....");
                Thread.sleep(5000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "cf2 任务完成";
        });
 
        CompletableFuture<String> cf3 = cf1.applyToEither(cf2, (result) -> {
            System.out.println("接收到" + result);
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf3 do something....");
            return "cf3 任务完成";
        });
 
        System.out.println("cf3结果->" + cf3.get());
}
 
 
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<String> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread() + " cf1 do something....");
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "cf1 任务完成";
        });
 
        CompletableFuture<String> cf2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something....");
                Thread.sleep(5000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "cf2 任务完成";
        });
 
        CompletableFuture<Void> cf3 = cf1.acceptEither(cf2, (result) -> {
            System.out.println("接收到" + result);
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf3 do something....");
        });
 
        System.out.println("cf3结果->" + cf3.get());
}
 
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<String> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread() + " cf1 do something....");
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("cf1 任务完成");
            return "cf1 任务完成";
        });
 
        CompletableFuture<String> cf2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something....");
                Thread.sleep(5000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("cf2 任务完成");
            return "cf2 任务完成";
        });
 
        CompletableFuture<Void> cf3 = cf1.runAfterEither(cf2, () -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf3 do something....");
            System.out.println("cf3 任务完成");
        });
 
        System.out.println("cf3结果->" + cf3.get());
}

测试结果：

上面可以看出cf1任务完成需要2秒，cf2任务完成需要5秒，使用applyToEither组合两个任务时，只要有其中一个任务完成时，就会执行cf3任务，显然cf1任务先完成了并且将自己任务的结果传值给了cf3任务，cf3任务中打印了接收到cf1任务完成，接着完成自己的任务，并返回cf3任务完成；acceptEither和runAfterEither类似，acceptEither会将cf1任务的结果作为cf3任务的入参，但cf3任务完成时并无返回值；runAfterEither不会将cf1任务的结果作为cf3任务的入参，它是没有任务入参，执行完自己的任务后也并无返回值。

3.allOf / anyOf

allOf：CompletableFuture是多个任务都执行完成后才会执行，只要有一个任务执行异常，则返回的CompletableFuture执行get方法时会抛出异常，如果都是正常执行，则get返回null。

anyOf ：CompletableFuture是多个任务只要有一个任务执行完成就执行，则返回的CompletableFuture执行get方法时会抛出异常，如果都是正常执行，则get返回执行完成任务的结果。

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<String> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread() + " cf1 do something....");
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("cf1 任务完成");
            return "cf1 任务完成";
        });
 
        CompletableFuture<String> cf2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something....");
                int a = 1/0;
                Thread.sleep(5000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("cf2 任务完成");
            return "cf2 任务完成";
        });
 
        CompletableFuture<String> cf3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something....");
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("cf3 任务完成");
            return "cf3 任务完成";
        });
 
        CompletableFuture<Void> cfAll = CompletableFuture.allOf(cf1, cf2, cf3);
        System.out.println("cfAll结果->" + cfAll.get());
}
 
 
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<String> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread() + " cf1 do something....");
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("cf1 任务完成");
            return "cf1 任务完成";
        });
 
        CompletableFuture<String> cf2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something....");
                Thread.sleep(5000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("cf2 任务完成");
            return "cf2 任务完成";
        });
 
        CompletableFuture<String> cf3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something....");
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("cf3 任务完成");
            return "cf3 任务完成";
        });
 
        CompletableFuture<Object> cfAll = CompletableFuture.anyOf(cf1, cf2, cf3);
        System.out.println("cfAll结果->" + cfAll.get());
}

测试结果：

CompletableFuture使用有哪些注意点

1. Future需要获取返回值，才能获取异常信息

ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 5L,
    TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(10));
CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
      int a = 0;
      int b = 666;
      int c = b / a;
      return true;
   },executorService).thenAccept(System.out::println);
   
 //如果不加 get()方法这一行，看不到异常信息
 //future.get();

Future需要获取返回值，才能获取到异常信息。如果不加 get()/join()方法，看不到异常信息。小伙伴们使用的时候，注意一下哈,考虑是否加try...catch...或者使用exceptionally方法.

2. CompletableFuture的get()方法是阻塞的。

CompletableFuture的get()方法是阻塞的，如果使用它来获取异步调用的返回值，需要添加超时时间~。

//反例
 CompletableFuture.get();
//正例
CompletableFuture.get(5, TimeUnit.SECONDS);

3.默认线程池的注意点

CompletableFuture代码中又使用了默认的线程池，处理的线程个数是电脑CPU核数-1。在大量请求过来的时候，处理逻辑复杂的话，响应会很慢。一般建议使用自定义线程池，优化线程池配置参数。

4. 自定义线程池时，注意饱和策略

CompletableFuture的get()方法是阻塞的，我们一般建议使用future.get(3, TimeUnit.SECONDS)。并且一般建议使用自定义线程池。

但是如果线程池拒绝策略是DiscardPolicy或者DiscardOldestPolicy，当线程池饱和时，会直接丢弃任务，不会抛弃异常。因此建议，CompletableFuture线程池策略最好使用AbortPolicy ，然后耗时的异步线程，做好线程池隔离哈。

CompletableFuture实现原理

CompletableFuture类结构

1.CompletableFuture类结构主要有两个属性

result：存储CompletableFuture的返回，或者存储异常对象AltResult。

stack ：是CompletableFuture.Completion对象，表示操作数栈栈顶，在进行CompletableFuture链式调用的过程中，所有链式调用的CompletableFuture任务都会被压入该stack中，在任务调用的过程按后进先出的顺序出栈执行完所有任务。

2.stack属性栈结构

next：存储下一个任务链式调用栈

3.UniCompletion的内部结构

UniCompletion继承Completion类，包含以下几个参数：

• executor：异步任务执行器，如果为空则有主线程执行任务不进行异步执行。
• dep：指向当前任务构建的CompletabueFuture
• src：指向源CompletableFuture任务

CompletableFuture回调原理

public static void main(String[] args) {
    CompletableFuture<String> baseFuture = CompletableFuture.completedFuture("Base Future");
    log.info(baseFuture.thenApply((r) -> r + " Then Apply").join());
    baseFuture.thenAccept((r) -> log.info(r)).thenAccept((Void) -> log.info("Void"));
}

1.上面的代码我们通过创建一个简单的CompletableFuture对象，再执行baseFuture.thenApply()调用后会进行一个入栈操作，如下图baseFuture引用的CompletableFuture的stack属性将会指向baseFuture.thenApply()结果返回的新CompletableFuture对象，而新CompletableFuture对象的src属性将指向来源CompletableFuture即baseFuture所引用的对象。

2.在上一步的基础上再执行下一行代码，结果的引用关系图如下图：

在执行完baseFuture.thenAccept()的时候，thenAccept返回的任务将被压入栈顶，next指向上一个代码段的返回对象，在thenAccept返回的新CompletableFuture对象中在进行一次thenAccept的调用，就再产生一个新的CompletableFuture对象，dept属性就指向最新的CompletableFuture对象。

public <U> CompletableFuture<U> thenApply(
    Function<? super T,? extends U> fn) {
    return uniApplyStage(null, fn);
}

private <V> CompletableFuture<V> uniApplyStage(
    Executor e, Function<? super T,? extends V> f) {
    if (f == null) throw new NullPointerException();
    // 创建一个新的CompletableFuture对象
    CompletableFuture<V> d =  new CompletableFuture<V>();
    // e：如果是异步调用直接执行代码块
    // !d.uniApply：执行任务，如果返回false则任务未执行需入栈
    if (e != null || !d.uniApply(this, f, null)) {
        UniApply<T,V> c = new UniApply<T,V>(e, d, this, f);
        // 创建出新的UniApply对象进行入栈
        push(c);
        // 尝试执行任务
        c.tryFire(SYNC);
    }
    return d;
}

final <S> boolean uniApply(CompletableFuture<S> a,
                           Function<? super S,? extends T> f,
                           UniApply<S,T> c) {
    Object r; Throwable x;
    // 任务未完成结果为null直接返回false
    if (a == null || (r = a.result) == null || f == null)
        return false;
    // 验证是否出现异常结果，如有则任务执行结束
    tryComplete: if (result == null) {
        if (r instanceof AltResult) {
            if ((x = ((AltResult)r).ex) != null) {
                completeThrowable(x, r);
                break tryComplete;
            }
            r = null;
        }
        try {
            // 异步执行任务
            if (c != null && !c.claim())
                // 任务未执行返回false
                return false;
            @SuppressWarnings("unchecked") S s = (S) r;
            // 任务执行完成将结果写入result
            completeValue(f.apply(s));
        } catch (Throwable ex) {
            completeThrowable(ex);
        }
    }
    return true;
}

以上代码片段主要描述了CompletableFuture在执行任务时会创建出新的CompletableFuture对象，使用新对象执行任务并获取结果使用CAS写入到result属性，如果任务未执行将压入栈顶，再重新尝试任务执行，在CompletableFuture其他方法的调用也都大同小异，这里不在逐一分析，可自行打开源码阅读便于理解。

CompletableFuture异步原理

需要进行CompletableFuture异步调用则要使用Async结尾的方法执行任务，这里我们就拿thenAcceptAsync()的源码进行分析。

public CompletableFuture<Void> thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action) {
    return uniAcceptStage(asyncPool, action);
}

private CompletableFuture<Void> uniAcceptStage(Executor e, Consumer<? super T> f) {
    if (f == null) throw new NullPointerException();
    CompletableFuture<Void> d = new CompletableFuture<Void>();
    // 如果是异步任务，这里的参数e不会为空，也就是会将任务执行压入栈顶
    if (e != null || !d.uniAccept(this, f, null)) {
        UniAccept<T> c = new UniAccept<T>(e, d, this, f);
        push(c);
        // 重点还是这个入口
        c.tryFire(SYNC);
    }
    return d;
}

static final class UniAccept<T> extends UniCompletion<T,Void> {
    Consumer<? super T> fn;
    UniAccept(Executor executor, CompletableFuture<Void> dep,
              CompletableFuture<T> src, Consumer<? super T> fn) {
        super(executor, dep, src); this.fn = fn;
    }
    final CompletableFuture<Void> tryFire(int mode) {
        CompletableFuture<Void> d; CompletableFuture<T> a;
        // dep为空即任务已被执行过，直接返回null
        // uniAccept()结果为false，可能是任务执行中未完成，也可能是由线程池中的其他任务执行完成
        if ((d = dep) == null || !d.uniAccept(a = src, fn, mode > 0 ? null : this))
            return null;
        dep = null; src = null; fn = null;
        // 说明当前线程执行了该任务，返回结果继续执行前一个任务
        return d.postFire(a, mode);
    }
}

final CompletableFuture<T> postFire(CompletableFuture<?> a, int mode) {
    if (a != null && a.stack != null) {
        // postComplete调用过来的，或者上一个任务执行完成，清空栈数据，否则调用postComplete完成任务
        if (mode < 0 || a.result == null)
            a.cleanStack();
        else
            // 完成任务执行并进行出栈
            a.postComplete();
    }
    if (result != null && stack != null) {
        if (mode < 0)
            // postComplete调用过来的任务已完成
            return this;
        else
            // 完成任务执行并进行出栈
            postComplete();
    }
    return null;
}

CompletableFuture进行异步主要是通过将任务压入栈顶后tryFire方法进行异步处理，如果任务未被执行则会通过postFire方法有线程池中的线程进行任务执行，任务执行结果再使用CAS将结果返回到result，其他线程即可得知任务是否被执行过，如果当前现场判断当前任务为被执行，则调用postComplete()执行完成任务。

参考文章：

1.CompletableFuture使用详解（全网看这一篇就行）_代码搬运工阿新的博客-CSDN博客

2.异步编程利器：CompletableFuture详解 ｜Java 开发实战 - 掘金 (juejin.cn)

3.CompletableFuture实现原理分析 - 掘金 (juejin.cn)

推荐阅读

1.CompletableFuture原理与实践-外卖商家端API的异步化 - 美团技术团队 (meituan.com)