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本篇內(nèi)容介紹了“Java8通過(guò)CompletableFuture怎么實(shí)現(xiàn)異步回調(diào)”的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過(guò)程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來(lái)就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！
CompletableFuture是Java 8 中新增的一個(gè)類(lèi)，它是對(duì)Future接口的擴(kuò)展。從下方的類(lèi)繼承關(guān)系圖中我們看到其不僅實(shí)現(xiàn)了Future接口，還有CompletionStage接口，當(dāng)Future需要顯示地完成時(shí)，可以使用CompletionStage接口去支持完成時(shí)觸發(fā)的函數(shù)和操作，當(dāng)2個(gè)以上線程同時(shí)嘗試完成、異常完成、取消一個(gè)CompletableFuture時(shí)，只有一個(gè)能成功。
CompletableFuture主要作用就是簡(jiǎn)化我們異步編程的復(fù)雜性，支持函數(shù)式編程，可以通過(guò)回調(diào)的方式處理計(jì)算結(jié)果。
在java5中，JDK為我們提供了Callable和Future，使我們可以很容易的完成異步任務(wù)結(jié)果的獲取，但是通過(guò)Future的get獲取異步任務(wù)結(jié)果會(huì)導(dǎo)致主線程的阻塞，這樣在某些場(chǎng)景下是非常消耗CPU資源的，進(jìn)而Java8為我們提供了CompletableFuture，使我們無(wú)需阻塞等待，而是通過(guò)回調(diào)的方式去處理結(jié)果，并且還支持流式處理、組合異步任務(wù)等操作。
如果不熟悉Callable和Future的，可以看小編之前更新的這篇文章Java從源碼看異步任務(wù)計(jì)算FutureTask
下面我們就CompletableFuture 的使用進(jìn)行簡(jiǎn)單分類(lèi)：
創(chuàng)建任務(wù)：
supplyAsync/runAsync
異步回調(diào)：
thenApply/thenAccept/thenRun
thenApplyAsync/thenAcceptAsync/thenRunAsync
exceptionally
handle/whenComplete
組合處理：
thenCombine / thenAcceptBoth / runAfterBoth
applyToEither / acceptEither / runAfterEither
thenCompose
allOf / anyOf
具體內(nèi)容請(qǐng)參照以下案例:
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 1.帶返回值的異步任務(wù)(不指定線程池，默認(rèn)ForkJoinPool.commonPool()，單核ThreadPerTaskExecutor)
CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
return 1 + 1;
});
System.out.println("cf1 result: " + cf1.get());
// 2.無(wú)返回值的異步任務(wù)(不指定線程池，默認(rèn)ForkJoinPool.commonPool()，單核ThreadPerTaskExecutor)
CompletableFuture cf2 = CompletableFuture.runAsync(() -> {
int a = 1 + 1;
});
System.out.println("cf2 result: " + cf2.get());
// 3.指定線程池的帶返回值的異步任務(wù)，runAsync同理
CompletableFuture<Integer> cf3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
return 1 + 1;
}, Executors.newCachedThreadPool());
System.out.println("cf3 result: " + cf3.get());
// 4.回調(diào)，任務(wù)執(zhí)行完成后執(zhí)行的動(dòng)作
CompletableFuture<Integer> cf4 = cf1.thenApply((result) -> {
System.out.println("cf4回調(diào)拿到cf1的結(jié)果 result : " + result);
return result + 1;
});
System.out.println("cf4 result: " + cf4.get());
// 5.異步回調(diào)(將回調(diào)任務(wù)提交到線程池)，任務(wù)執(zhí)行完成后執(zhí)行的動(dòng)作后異步執(zhí)行
CompletableFuture<Integer> cf5 = cf1.thenApplyAsync((result) -> {
System.out.println("cf5回調(diào)拿到cf1的結(jié)果 result : " + result);
return result + 1;
});
System.out.println("cf5 result: " + cf5.get());
// 6.回調(diào)(同thenApply但無(wú)返回結(jié)果)，任務(wù)執(zhí)行完成后執(zhí)行的動(dòng)作
CompletableFuture cf6 = cf1.thenAccept((result) -> {
System.out.println("cf6回調(diào)拿到cf1的結(jié)果 result : " + result);
});
System.out.println("cf6 result: " + cf6.get());
// 7.回調(diào)(同thenAccept但無(wú)入?yún)?，任務(wù)執(zhí)行完成后執(zhí)行的動(dòng)作
CompletableFuture cf7 = cf1.thenRun(() -> {
});
System.out.println("cf7 result: " + cf7.get());
// 8.異?；卣{(diào)，任務(wù)執(zhí)行出現(xiàn)異常后執(zhí)行的動(dòng)作
CompletableFuture<Integer> cf = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
throw new RuntimeException("出現(xiàn)異常");
});
CompletableFuture<Integer> cf8 = cf.exceptionally((result) -> {
return -1;
});
System.out.println("cf8 result: " + cf8.get());
// 9.當(dāng)某個(gè)任務(wù)執(zhí)行完成后執(zhí)行的回調(diào)方法，會(huì)將執(zhí)行結(jié)果或者執(zhí)行期間拋出的異常傳遞給回調(diào)方法
// 如果是正常執(zhí)行則異常為null，回調(diào)方法對(duì)應(yīng)的CompletableFuture的result和該任務(wù)一致;
// 如果該任務(wù)正常執(zhí)行，則get方法返回執(zhí)行結(jié)果，如果是執(zhí)行異常，則get方法拋出異常。
CompletableFuture<Integer> cf9 = cf1.handle((a, b) -> {
if (b != null) {
b.printStackTrace();
}
return a;
});
System.out.println("cf9 result: " + cf9.get());
// 10 與handle類(lèi)似，無(wú)返回值
try {
CompletableFuture<Integer> cf10 = cf.whenComplete((a, b) -> {
if (b != null) {
b.printStackTrace();
}
});
System.out.println("cf10 result: " + cf10.get());
} catch (Exception e) {
System.out.println("cf10 出現(xiàn)異常?。?！");
}
// 11 組合處理(兩個(gè)都完成，然后執(zhí)行)有入?yún)?，有返回?
CompletableFuture<Integer> cf11 = cf1.thenCombine(cf3, (r1, r2) -> {
return r1 + r2;
});
System.out.println("cf11 result: " + cf11.get());
// 12 組合處理(兩個(gè)都完成，然后執(zhí)行)有入?yún)?，無(wú)返回值
CompletableFuture cf12 = cf1.thenAcceptBoth(cf3, (r1, r2) -> {
});
System.out.println("cf12 result: " + cf12.get());
// 13 組合處理(兩個(gè)都完成，然后執(zhí)行)無(wú)入?yún)?，無(wú)返回值
CompletableFuture cf13 = cf1.runAfterBoth(cf3, () -> {
});
System.out.println("cf13 result: " + cf13.get());
// 14 組合處理(有一個(gè)完成，然后執(zhí)行)有入?yún)?，有返回?
CompletableFuture<Integer> cf14 = cf1.applyToEither(cf3, (r) -> {
return r;
});
System.out.println("cf14 result: " + cf14.get());
// 15 組合處理(有一個(gè)完成，然后執(zhí)行)有入?yún)?，無(wú)返回值
CompletableFuture cf15 = cf1.acceptEither(cf3, (r) -> {
});
System.out.println("cf15 result: " + cf15.get());
// 16 組合處理(有一個(gè)完成，然后執(zhí)行)無(wú)入?yún)?，無(wú)返回值
CompletableFuture cf16 = cf1.runAfterEither(cf3, () -> {
});
System.out.println("cf16 result: " + cf16.get());
// 17 方法執(zhí)行后返回一個(gè)新的CompletableFuture
CompletableFuture<Integer> cf17 = cf1.thenCompose((r) -> {
return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
return 1 + 1;
});
});
System.out.println("cf17 result: " + cf17.get());
// 18 多個(gè)任務(wù)都執(zhí)行成功才會(huì)繼續(xù)執(zhí)行
CompletableFuture.allOf(cf1,cf2,cf3).whenComplete((r, t) -> {
System.out.println(r);
});
// 18 多個(gè)任務(wù)任意一個(gè)執(zhí)行成功就會(huì)繼續(xù)執(zhí)行
CompletableFuture.anyOf(cf1,cf2,cf3).whenComplete((r, t) -> {
System.out.println(r);
});
}首先我們可以從注釋中看到，它對(duì)CompletionStage、Future接口擴(kuò)展的一些描述，這些也是它的一些重點(diǎn)。
除了直接操作狀態(tài)和結(jié)果的相關(guān)方法外，CompletableFuture還實(shí)現(xiàn)了CompletionStage接口的如下策略：
（1）為非異步方法的依賴完成提供的操作，可以由完成當(dāng)前CompletableFuture的線程執(zhí)行，也可以由完成方法的任何其他調(diào)用方執(zhí)行。
（2）所有沒(méi)有顯式Executor參數(shù)的異步方法都使用ForkJoinPool.commonPool()執(zhí)行（除非它不支持至少兩個(gè)并行級(jí)別，在這種情況下，將創(chuàng)建一個(gè)新線程來(lái)運(yùn)行每個(gè)任務(wù)）。為了簡(jiǎn)化監(jiān)視、調(diào)試和跟蹤，所有生成的異步任務(wù)都是CompletableFuture的實(shí)例，異步完成任務(wù)。
不了解ForkJoinPool的可以閱讀小編之前更新的這篇文章一文帶你了解Java中的ForkJoin。
（3）所有CompletionStage方法都是獨(dú)立于其他公共方法實(shí)現(xiàn)的，因此一個(gè)方法的行為不會(huì)受到子類(lèi)中其他方法重寫(xiě)的影響。
CompletableFuture實(shí)現(xiàn)了Future接口的如下策略：
因?yàn)椋ㄅcFutureTask不同）這個(gè)類(lèi)對(duì)導(dǎo)致它完成的計(jì)算沒(méi)有直接控制權(quán)，所以取消被視為另一種形式的異常完成，所以cancel操作被視為是另一種異常完成形式（new CancellationException()具有相同的效果。)。方法isCompletedExceptionally()可以用來(lái)確定一個(gè)CompletableFuture是否以任何異常的方式完成。
如果異常完成時(shí)出現(xiàn)CompletionException，方法get()和get(long，TimeUnit)會(huì)拋出一個(gè)ExecutionException，其原因與相應(yīng)CompletionException中的原因相同。為了簡(jiǎn)化在大多數(shù)上下文中的使用，該類(lèi)還定義了join()和getNow()方法，在這些情況下直接拋出CompletionException。
我們先看一下CompletableFuture是如何創(chuàng)建異步任務(wù)的，我們可以看到起創(chuàng)建異步任務(wù)的核心實(shí)現(xiàn)是兩個(gè)入?yún)?，一個(gè)入?yún)⑹荅xecutor，另一個(gè)入?yún)⑹荢upplier（函數(shù)式編程接口）。其中也提供了一個(gè)入?yún)⒌闹剌d，一個(gè)入?yún)⒌闹剌d方法會(huì)獲取默認(rèn)的Executor，當(dāng)系統(tǒng)是單核的會(huì)使用ThreadPerTaskExecutor，多核時(shí)使用ForkJoinPool.commonPool()。
注意：這里默認(rèn)ForkJoinPool.commonPool()線程池，如果所有異步任務(wù)都使用該線程池話，出現(xiàn)問(wèn)題不容易定位，如果長(zhǎng)時(shí)間占用該線程池可能影響其他業(yè)務(wù)的正常操作，stream的并行流也是使用的該線程池。
其中還封裝了靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)AsyncSupply，該類(lèi)代表這個(gè)異步任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了Runnable，重寫(xiě)了run方法。
private static final Executor asyncPool = useCommonPool ?
ForkJoinPool.commonPool() : new ThreadPerTaskExecutor();
private static final boolean useCommonPool =
(ForkJoinPool.getCommonPoolParallelism() > 1);
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier) {
return asyncSupplyStage(asyncPool, supplier);
}
static <U> CompletableFuture<U> asyncSupplyStage(Executor e,
Supplier<U> f) {
if (f == null) throw new NullPointerException();
CompletableFuture<U> d = new CompletableFuture<U>();
e.execute(new AsyncSupply<U>(d, f));
return d;
}
/**
* 靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)，繼承了ForkJoinTask<Void>、實(shí)現(xiàn)了Runnable、AsynchronousCompletionTask
*/
static final class AsyncSupply<T> extends ForkJoinTask<Void>
implements Runnable, AsynchronousCompletionTask {
CompletableFuture<T> dep; Supplier<T> fn;
AsyncSupply(CompletableFuture<T> dep, Supplier<T> fn) {
this.dep = dep; this.fn = fn;
}
public final Void getRawResult() { return null; }
public final void setRawResult(Void v) {}
public final boolean exec() { run(); return true; }
public void run() {
CompletableFuture<T> d; Supplier<T> f;
if ((d = dep) != null && (f = fn) != null) {
dep = null; fn = null;
if (d.result == null) {
try {
d.completeValue(f.get());
} catch (Throwable ex) {
d.completeThrowable(ex);
}
}
d.postComplete();
}
}
}Supplier類(lèi)是一個(gè)函數(shù)式的接口，@FunctionalInterface注解就是函數(shù)式編程的標(biāo)記。
package java.util.function;
@FunctionalInterface
public interface Supplier<T> {
T get();
}異步任務(wù)回調(diào)，我們以thenApply/thenApplyAsync為例來(lái)看一下其實(shí)現(xiàn)原理，方法名含有Async的會(huì)傳入asyncPool。uniApplyStage方法通過(guò)判斷e是否有值，來(lái)區(qū)分是從哪個(gè)方法進(jìn)來(lái)的。thenApply不會(huì)傳入 Executor，它優(yōu)先讓當(dāng)前線程來(lái)執(zhí)行后續(xù) stage 的任務(wù)。
當(dāng)發(fā)現(xiàn)前一個(gè) stage 已經(jīng)執(zhí)行完畢時(shí)，直接讓當(dāng)前線程來(lái)執(zhí)行后續(xù) stage 的 task。
當(dāng)發(fā)現(xiàn)前一個(gè) stage 還沒(méi)執(zhí)行完畢時(shí)，則把當(dāng)前 stage 包裝成一個(gè) UniApply 對(duì)象，放到前一個(gè) stage 的棧中。執(zhí)行前一個(gè) stage 的線程，執(zhí)行完畢后，接著執(zhí)行后續(xù) stage 的 task。
thenApplyAsync會(huì)傳入一個(gè) Executor，它總是讓 Executor 線程池里面的線程來(lái)執(zhí)行后續(xù) stage 的任務(wù)。
把當(dāng)前 stage 包裝成一個(gè) UniApply 對(duì)象，放到前一個(gè) stage 的棧中，直接讓 Executor 來(lái)執(zhí)行。
public <U> CompletableFuture<U> thenApply(
Function<? super T,? extends U> fn) {
return uniApplyStage(null, fn);
}
public <U> CompletableFuture<U> thenApplyAsync(
Function<? super T,? extends U> fn) {
return uniApplyStage(asyncPool, fn);
}
private <V> CompletableFuture<V> uniApplyStage(
Executor e, Function<? super T,? extends V> f) {
if (f == null) throw new NullPointerException();
CompletableFuture<V> d = new CompletableFuture<V>();
// Async直接進(jìn)入，不是Async執(zhí)行uniApply嘗試獲取結(jié)果
if (e != null || !d.uniApply(this, f, null)) {
UniApply<T,V> c = new UniApply<T,V>(e, d, this, f);
push(c);
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;
// 判斷當(dāng)前CompletableFuture是否已完成，如果沒(méi)完成則返回false；如果完成了則執(zhí)行下面的邏輯。
if (a == null || (r = a.result) == null || f == null)
return false;
tryComplete: if (result == null) {
// 判斷任務(wù)結(jié)果是否是AltResult類(lèi)型
if (r instanceof AltResult) {
if ((x = ((AltResult)r).ex) != null) {
completeThrowable(x, r);
break tryComplete;
}
r = null;
}
try {
// 判斷當(dāng)前任務(wù)是否可以執(zhí)行
if (c != null && !c.claim())
return false;
// 獲取任務(wù)結(jié)果
@SuppressWarnings("unchecked") S s = (S) r;
// 執(zhí)行
completeValue(f.apply(s));
} catch (Throwable ex) {
completeThrowable(ex);
}
}
return true;
}
static final class UniApply<T,V> extends UniCompletion<T,V> {
Function<? super T,? extends V> fn;
UniApply(Executor executor, CompletableFuture<V> dep,
CompletableFuture<T> src,
Function<? super T,? extends V> fn) {
super(executor, dep, src); this.fn = fn;
}
final CompletableFuture<V> tryFire(int mode) {
CompletableFuture<V> d; CompletableFuture<T> a;
if ((d = dep) == null ||
!d.uniApply(a = src, fn, mode > 0 ? null : this))
return null;
dep = null; src = null; fn = null;
return d.postFire(a, mode);
}
}
final void push(UniCompletion<?,?> c) {
if (c != null) {
while (result == null && !tryPushStack(c))
lazySetNext(c, null); // clear on failure
}
}
final boolean completeValue(T t) {
return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, RESULT, null,
(t == null) ? NIL : t);
}我們?cè)?code>thenCombine方法為例看一下CompletableFuture是如何處理組合任務(wù)的，我們可以看到thenCombine的源碼與thenApply的源碼基本上是一直的，只不過(guò)組合的時(shí)候不僅僅是判斷一個(gè)，需要集合具體場(chǎng)景，判斷多個(gè)CompletableFuture。
public <U,V> CompletableFuture<V> thenCombine(
CompletionStage<? extends U> other,
BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn) {
return biApplyStage(null, other, fn);
}
private <U,V> CompletableFuture<V> biApplyStage(
Executor e, CompletionStage<U> o,
BiFunction<? super T,? super U,? extends V> f) {
CompletableFuture<U> b;
if (f == null || (b = o.toCompletableFuture()) == null)
throw new NullPointerException();
CompletableFuture<V> d = new CompletableFuture<V>();
if (e != null || !d.biApply(this, b, f, null)) {
BiApply<T,U,V> c = new BiApply<T,U,V>(e, d, this, b, f);
bipush(b, c);
c.tryFire(SYNC);
}
return d;
}
final <R,S> boolean biApply(CompletableFuture<R> a,
CompletableFuture<S> b,
BiFunction<? super R,? super S,? extends T> f,
BiApply<R,S,T> c) {
Object r, s; Throwable x;
// 此處不止要判斷a還得判斷b
if (a == null || (r = a.result) == null ||
b == null || (s = b.result) == null || f == null)
return false;
tryComplete: if (result == null) {
if (r instanceof AltResult) {
if ((x = ((AltResult)r).ex) != null) {
completeThrowable(x, r);
break tryComplete;
}
r = null;
}
// 這里不止判斷a的結(jié)果r還要判斷b的結(jié)果s
if (s instanceof AltResult) {
if ((x = ((AltResult)s).ex) != null) {
completeThrowable(x, s);
break tryComplete;
}
s = null;
}
// 最后將rr, ss傳入
try {
if (c != null && !c.claim())
return false;
@SuppressWarnings("unchecked") R rr = (R) r;
@SuppressWarnings("unchecked") S ss = (S) s;
completeValue(f.apply(rr, ss));
} catch (Throwable ex) {
completeThrowable(ex);
}
}
return true;
}
static final class BiApply<T,U,V> extends BiCompletion<T,U,V> {
BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn;
BiApply(Executor executor, CompletableFuture<V> dep,
CompletableFuture<T> src, CompletableFuture<U> snd,
BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn) {
super(executor, dep, src, snd); this.fn = fn;
}
// tryFire方法也同樣的多可個(gè)b
final CompletableFuture<V> tryFire(int mode) {
CompletableFuture<V> d;
CompletableFuture<T> a;
CompletableFuture<U> b;
if ((d = dep) == null ||
!d.biApply(a = src, b = snd, fn, mode > 0 ? null : this))
return null;
dep = null; src = null; snd = null; fn = null;
return d.postFire(a, b, mode);
}
}“Java8通過(guò)CompletableFuture怎么實(shí)現(xiàn)異步回調(diào)”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識(shí)可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實(shí)用文章！
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