CompletableFuture 异常吞噬：异步任务异常未处理导致结果丢失

一、Bug 场景

在一个基于 Java 的微服务应用中，使用 CompletableFuture 来处理异步任务，以提高系统的并发性能。例如，在处理用户注册流程时，会异步调用多个服务进行数据校验、生成账号等操作。然而，在实际运行过程中，发现当某个异步任务出现异常时，没有得到正确的处理，导致整个注册流程看似正常完成，但实际上部分关键数据没有正确生成，影响了业务的正常进行。

二、代码示例

异步任务类（有缺陷）

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

public class AsyncTaskExample {
    public static CompletableFuture<String> performAsyncTask() {
        return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            // 模拟可能出现异常的操作
            if (Math.random() > 0.5) {
                throw new RuntimeException("模拟异步任务异常");
            }
            return "任务成功完成";
        });
    }
}

测试代码

public class CompletableFutureBugExample {
    public static void main(String[] args) {
        CompletableFuture<String> future = AsyncTaskExample.performAsyncTask();
        try {
            String result = future.get();
            System.out.println("任务结果: " + result);
        } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

三、问题描述

1. 预期行为：当异步任务出现异常时，能够及时捕获并处理异常，确保业务流程的正确性和完整性。例如，在用户注册场景中，如果某个异步校验或生成操作失败，应该回滚整个注册流程，并向用户返回错误信息。
2. 实际行为 ：在上述代码中，虽然 CompletableFuture 中的任务可能抛出异常，但在调用 future.get() 时，异常被 ExecutionException 包装，并且在 main 方法中只是简单地打印了堆栈信息。这使得业务层无法对具体的异常进行针对性处理，导致即使异步任务失败，程序也可能继续执行后续逻辑，就好像任务成功完成一样，从而丢失了正确的结果，影响业务功能。此外，异常被 "吞噬" 在 ExecutionException 中，没有被清晰地传递和处理，增加了调试和维护的难度。

四、解决方案

1. 使用 exceptionally 方法处理异常 ：CompletableFuture 提供了 exceptionally 方法，可在异步任务出现异常时，返回一个默认值或执行一些替代操作。

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

public class AsyncTaskExample {
    public static CompletableFuture<String> performAsyncTask() {
        return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            if (Math.random() > 0.5) {
                throw new RuntimeException("模拟异步任务异常");
            }
            return "任务成功完成";
        }).exceptionally(ex -> {
            System.err.println("捕获到异步任务异常: " + ex.getMessage());
            return "任务失败，返回默认值";
        });
    }
}

修改后的测试代码

public class CompletableFutureBugExample {
    public static void main(String[] args) {
        CompletableFuture<String> future = AsyncTaskExample.performAsyncTask();
        String result = future.join();
        System.out.println("任务结果: " + result);
    }
}

2. 使用 whenComplete 方法 ：whenComplete 方法可以在任务完成（无论是正常完成还是异常完成）时执行回调函数，在回调函数中可以根据任务状态进行相应处理。

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

public class AsyncTaskExample {
    public static CompletableFuture<String> performAsyncTask() {
        return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            if (Math.random() > 0.5) {
                throw new RuntimeException("模拟异步任务异常");
            }
            return "任务成功完成";
        }).whenComplete((result, ex) -> {
            if (ex != null) {
                System.err.println("捕获到异步任务异常: " + ex.getMessage());
            }
        });
    }
}

结合 handle 方法获取结果或处理异常

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

public class AsyncTaskExample {
    public static CompletableFuture<String> performAsyncTask() {
        return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            if (Math.random() > 0.5) {
                throw new RuntimeException("模拟异步任务异常");
            }
            return "任务成功完成";
        }).handle((result, ex) -> {
            if (ex != null) {
                System.err.println("捕获到异步任务异常: " + ex.getMessage());
                return "任务失败，返回默认值";
            }
            return result;
        });
    }
}