一些业务场景我们需要使用多线程异步执行任务,加快任务执行速度。
比如APP一个用户的登录,可能需要获取这个用户基本信息、订单数据、积分信息等等,这些信息虽然都隶属于这个用户,但是获取过程并不存在顺序上的强关联,如果串行话去获取,就需要逐个等待,因此完全可以将这些数据的获取过程做成并行请求,拿到响应数据之后,整理返回即可,从而提高整个过程的响应速度。
CompletableFuture 是 Java 8 引入的一个类,用于处理异步编程和并发操作。它提供了一种简洁而强大的方式来处理并发任务的结果和异常。
一、一个示例回顾Future
JDK5新增了Future
接口,用于描述一个异步计算的结果。虽然 Future 以及相关使用方法提供了异步执行任务的能力,但是对于结果的获取却是很不方便,
我们必须使用 Future.get()
的方式阻塞调用线程,或者使用轮询方式判断 Future.isDone 任务是否结束,再获取结果。
这两种处理方式都不是很优雅,相关代码如下:
@Test public void testFuture() throws ExecutionException, InterruptedException { ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5); Future<String> future = executorService.submit(() -> { Thread.sleep(2000); return "hello"; }); System.out.println(future.get()); System.out.println("end"); }
与此同时,Future无法解决多个异步任务需要相互依赖的场景,简单点说就是,主线程需要等待子线程任务执行完毕之后在进行执行,这个时候你可能想到了CountDownLatch,
没错确实可以解决,代码如下。这里定义两个Future,第一个通过用户id获取用户信息,第二个通过商品id获取商品信息。
@Test public void testCountDownLatch() throws InterruptedException, ExecutionException { ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5); CountDownLatch downLatch = new CountDownLatch(2); long startTime = System.currentTimeMillis(); Future<String> userFuture = executorService.submit(() -> { //模拟查询商品耗时500毫秒 Thread.sleep(500); downLatch.countDown(); return "用户A"; }); Future<String> goodsFuture = executorService.submit(() -> { //模拟查询商品耗时500毫秒 Thread.sleep(400); downLatch.countDown(); return "商品A"; }); downLatch.await(); //模拟主程序耗时时间 Thread.sleep(600); System.out.println("获取用户信息:" + userFuture.get()); System.out.println("获取商品信息:" + goodsFuture.get()); System.out.println("总共用时" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms"); }
运行结果
获取用户信息:用户A 获取商品信息:商品A 总共用时1110ms
从运行结果可以看出结果都已经获取,而且如果我们不用异步操作,执行时间应该是:500+400+600 = 1500,用异步操作后实际只用1110。
但是Java8以后我不在认为这是一种优雅的解决方式,接下来我们来了解下CompletableFuture的使用。
二、通过CompletableFuture实现上面示例
@Test public void testCompletableInfo() throws InterruptedException, ExecutionException { long startTime = System.currentTimeMillis(); //调用用户服务获取用户基本信息 CompletableFuture<String> userFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> //模拟查询商品耗时500毫秒 { try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return "用户A"; }); //调用商品服务获取商品基本信息 CompletableFuture<String> goodsFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> //模拟查询商品耗时500毫秒 { try { Thread.sleep(400); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return "商品A"; }); System.out.println("获取用户信息:" + userFuture.get()); System.out.println("获取商品信息:" + goodsFuture.get()); //模拟主程序耗时时间 Thread.sleep(600); System.out.println("总共用时" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms"); }
运行结果
获取用户信息:用户A 获取商品信息:商品A 总共用时1112ms
通过CompletableFuture可以很轻松的实现CountDownLatch的功能,你以为这就结束了,CompletableFuture远远不止这点。
比如可以实现:任务1执行完了再执行任务2,甚至任务1执行的结果,作为任务2的入参数等等强大功能,下面就来学学CompletableFuture的API。
三、CompletableFuture创建方式
1、常用的4种创建方式
CompletableFuture源码中有四个静态方法用来执行异步任务
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){..}
一般我们用上面的静态方法来创建CompletableFuture,这里也解释下他们的区别:
-
supplyAsync执行任务,支持返回值。 -
runAsync执行任务,没有返回值。
supplyAsync方法
//使用默认内置线程池ForkJoinPool.commonPool(),根据supplier构建执行任务 public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier) //自定义线程,根据supplier构建执行任务 public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier, Executor executor)
runAsync方法
//使用默认内置线程池ForkJoinPool.commonPool(),根据runnable构建执行任务 public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable) //自定义线程,根据runnable构建执行任务 public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable, Executor executor)
2、结果获取的4种方式
对于结果的获取CompltableFuture类提供了四种方式
//方式一 public T get() //方式二 public T get(long timeout, TimeUnit unit) //方式三 public T getNow(T valueIfAbsent) //方式四 public T join()
说明
:
-
get()和get(long timeout, TimeUnit unit) => 在Future中就已经提供了,后者提供超时处理,如果在指定时间内未获取结果将抛出超时异常 -
getNow => 立即获取结果不阻塞,结果计算已完成将返回结果或计算过程中的异常,如果未计算完成将返回设定的valueIfAbsent值 -
join => 方法里不会抛出异常
示例
:
@Test public void testCompletableGet() throws InterruptedException, ExecutionException { CompletableFuture<String> cp1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return "商品A"; }); // getNow方法测试 System.out.println(cp1.getNow("商品B")); //join方法测试 CompletableFuture<Integer> cp2 = CompletableFuture.supplyAsync((() -> 1 / 0)); System.out.println(cp2.join()); System.out.println("-----------------------------------------------------"); //get方法测试 CompletableFuture<Integer> cp3 = CompletableFuture.supplyAsync((() -> 1 / 0)); System.out.println(cp3.get()); }
运行结果:
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第一个执行结果为 商品B,因为要先睡上1秒结果不能立即获取 -
join方法获取结果方法里不会抛异常,但是执行结果会抛异常,抛出的异常为CompletionException -
get方法获取结果方法里将抛出异常,执行结果抛出的异常为ExecutionException
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