异步编排利器：使用CompletableFuture优化服务页面响应速度

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在如今的互联网应用中，用户体验至关重要。特别是在处理复杂业务逻辑时，如何提升系统响应速度成为开发者必须考虑的问题。本文将带你了解如何通过 CompletableFuture实现异步编排，以显著提升代码执行效率。

1、什么是CompletableFuture异步编排？

1.1、问题背景

假设你是一名代驾司机，结束一次代驾服务后，系统需要进行多个远程调用来完成一些关键数据的获取和计算。例如：

获取订单信息（1秒）
计算防止刷单（0.5秒）
计算订单实际里程（0.5秒）
计算订单实际代驾费用（1秒）
其他计算......

如果这些操作按顺序逐一执行，司机需要等待至少4秒才能完成所有操作，这显然是不可接受的。为了提升效率，我们可以利用多线程并行执行这些任务，通过异步编排将整体耗时压缩到1.1秒左右。

1.2、为什么使用CompletableFuture？

CompletableFuture是Java中用于处理异步任务的一个类，它允许我们将多个操作并行处理，从而极大地缩短总的执行时间。相比于传统的串行执行方式，CompletableFuture能够更高效地利用系统资源，并为用户提供更快的响应速度。

2、如何使用CompletableFuture进行异步编排？

2.1、创建异步任务

CompletableFuture提供了多个方法来创建异步任务，其中最常用的是supplyAsync和runAsync。前者适用于需要返回结果的任务，后者则适用于不需要返回结果的任务。

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

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

通过这些方法，我们可以轻松地将任务分配到线程池中异步执行。

2.2、任务的串行执行

虽然CompletableFuture主要用于并行任务的处理，但它也支持将多个任务串联起来，按顺序执行。这在处理一些需要依赖前一步结果的任务时非常有用。

// 无返回值的串行执行
public CompletableFuture<Void> thenRun(Runnable action);
public CompletableFuture<Void> thenRunAsync(Runnable action);
public CompletableFuture<Void> thenRunAsync(Runnable action, Executor executor);

// 使线程串行执行，有入参，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);

// 有返回值的串行执行
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);

这些方法允许我们在异步任务完成后执行后续操作，进一步提升代码的灵活性。

2.3、多任务组合

当我们有多个异步任务需要同时执行，并在所有任务完成后进行统一处理时，可以使用allOf方法将这些任务组合起来。

java
复制代码
public static CompletableFuture<Void> allOf(CompletableFuture<?>... cfs);

allOf方法能够等待所有任务完成，然后再执行后续操作，这对于处理复杂的异步流程非常有帮助。

2.4、代码示例

以下是一个完整的代码示例，展示了如何使用CompletableFuture实现异步编排，并显著提升系统的响应速度。

package com.atguigu.daijia.driver;

import lombok.SneakyThrows;

import java.util.concurrent.*;

public class CompletableFutureTest5 {

    @SneakyThrows
    public static void main(String[] args) {
        // 动态获取服务器的CPU核心数
        int processors = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
                processors+1, // 核心线程数，通常是CPU核数加1
                processors+1,
                0,
                TimeUnit.SECONDS,
                new ArrayBlockingQueue<>(10),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
        );

        CompletableFuture<String> future01 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "任务1", executor);
        CompletableFuture<String> future02 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "任务2", executor);
        CompletableFuture<String> future03 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "任务3";
        }, executor);

        // 串联起若干个线程任务, 没有返回值
        CompletableFuture<Void> all = CompletableFuture.allOf(future01, future02, future03);
        // 等待所有任务执行完成
        all.join();
        all.get();
    }
}

通过上述代码，我们可以将多个耗时任务并行处理，大幅缩短整体执行时间，提高系统的效率和用户体验。

3、总结

CompletableFuture提供了一种简单而强大的方式来优化代码的执行效率。通过异步编排，我们不仅可以有效利用多线程，还能显著提升系统的响应速度。在需要处理复杂业务逻辑和多个远程调用的场景下，CompletableFuture无疑是一个值得尝试的利器。