Java并发编程: 第九章 异步编程

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一、CompletableFuture是什么

CompletableFuture 是 Java 8 引入的一个功能强大的类,它实现了 Future 和 CompletionStage 接口,用于异步编程。CompletableFuture 提供了一种函数式编程的方式来处理异步计算的结果,允许你以非阻塞的方式组合和链接异步操作。

使用 CompletableFuture,你可以轻松地将多个异步操作组合成一个链式调用,并在每个异步操作完成后执行某些操作(比如转换结果、组合多个结果、处理异常等)。这使得异步编程更加直观和易于管理。

CompletableFuture 的主要特点包括:

  • 非阻塞:异步操作不会阻塞当前线程的执行。

  • 链式调用:通过 thenApply, thenAccept, thenCompose, exceptionally 等方法,可以很容易地将多个异步操作链接起来。

  • 异常处理:提供了 exceptionally 方法来处理异步操作中的异常。

  • 组合:可以很容易地将多个 CompletableFuture 的结果组合成一个结果。

  • 取消操作:提供了取消异步操作的能力。

  • 灵活的完成通知:可以使用 whenComplete 或 thenRun 在异步操作完成时执行某些操作,无论操作是否成功。

二、CompletableFuture的应用场景

CompletableFuture 在 Java 中有着广泛的应用场景,特别适用于那些需要异步处理、并行计算或者组合多个异步结果的情况。以下是一些 CompletableFuture 的典型应用场景:

  • 异步编程

    当你有一个长时间运行的任务,比如从数据库或远程服务获取数据,而你不希望这个任务阻塞主线程时,可以使用 CompletableFuture 来异步执行这个任务。这样,主线程可以继续处理其他任务,而 CompletableFuture 会在后台线程中执行耗时操作,并在操作完成后通知你。

  • 链式调用和组合异步操作

    CompletableFuture 提供了丰富的 API 来组合和链接异步操作。例如,你可以使用 thenApply 来转换异步操作的结果,使用 thenCompose 来链接多个异步操作,或者使用 allOf 和 anyOf 来等待多个 CompletableFuture 完成。

  • 响应式编程

    在响应式编程模型中,数据流是异步的,并且可以被处理、转换和组合。CompletableFuture 可以作为响应式流(如 Reactor 或 RxJava)的补充,用于处理异步计算的结果。

  • 服务集成

    在微服务架构中,服务之间的通信通常是异步的。你可以使用 CompletableFuture 来封装远程服务调用的结果,并在结果可用时进行处理。

  • GUI 应用程序

    在图形用户界面(GUI)应用程序中,长时间运行的任务可能会阻塞用户界面,导致应用程序无响应。使用 CompletableFuture 可以将这些任务移到后台线程中执行,从而保持用户界面的响应性。

  • 批处理和并行计算

    对于需要处理大量数据或执行复杂计算的任务,可以使用 CompletableFuture 来并行处理数据或计算任务。通过将任务拆分成多个子任务,并使用 CompletableFuture 来异步执行它们,可以显著提高整体性能。

  • 错误处理和异常管理

    CompletableFuture 提供了 exceptionally 方法来处理异步操作中发生的异常。你可以在这个方法中定义异常处理逻辑,比如记录日志、重试操作或通知用户。

三、CompletableFuture详解

四、CompletableFuture API使用

1、串行任务

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