文章目录

一、Future
- 1. 什么是Future
- 2. future如何使用
- - 2.1 FutureTask 工具类
- 3. Future 接口的局限性
二、CompletableFuture
- 1. 什么是CompletableFuture
- 2. 如何使用CompletableFuture
- 3. demo举例
- - 3.1 以获取股票价格为例，看看如何使用CompletableFuture
  - 3.2 CompletableFuture描述实现串行关系、AND 汇聚关系、 OR汇聚关系
三、参考

一、Future

1. 什么是Future

Java 1.5开始，提供了Callable和Future，通过它们可以在任务执行完毕之后得到任务执行结果。

1、Callable与Runnable
java.lang.Runnable是一个接口，在它里面只声明了一个run()方法，run返回值是void，任务执行完毕后无法返回任何结果

public interface Runnable {public abstract void run();
}

Callable位于java.util.concurrent包下，它也是一个接口，在它里面也只声明了一个方法叫做call()，这是一个泛型接口，call()函数返回的类型就是传递进来的V类型

public interface Callable<V> {V call() throws Exception;
}

2、Future + Callable
Future就是对于具体的Runnable或者Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果。必要时可以通过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果.

public interface Future<V> {boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);boolean isCancelled();boolean isDone();V get() throws InterruptedException, ExecutionException;V get(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

2. future如何使用

业务开发中，我们一般首先要创建正确的线程池，那创建完线程池，我们该如何使用呢？

ThreadPoolExecutor 的 void execute(Runnable command) 方法，利用这个方法虽然可以提交任务，但是却没有办法获取任务的执行结果（execute() 方法没有返回值）。我们又都是需要获取任务的执行结果的。那 ThreadPoolExecutor 是否提供了相关功能呢？必须的，这么重要的功能当然需要提供了。

**Java 通过 ThreadPoolExecutor 提供的 3 个 submit() 方法和 1 个 FutureTask 工具类来支持获得任务执行结果的需求。**下面我们先来介绍这 3 个 submit() 方法，这 3 个方法的方法签名如下。


// 提交Runnable任务
Future<?> submit(Runnable task);
// 提交Callable任务
<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
// 提交Runnable任务及结果引用
<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);

你会发现它们的返回值都是 Future 接口，Future 接口有 5 个方法，我都列在下面了，它们分别是取消任务的方法 cancel()、判断任务是否已取消的方法 isCancelled()、判断任务是否已结束的方法 isDone()以及2 个获得任务执行结果的 get() 和 get(timeout, unit)，其中最后一个 get(timeout, unit) 支持超时机制。通过 Future 接口的这 5 个方法你会发现，我们提交的任务不但能够获取任务执行结果，还可以取消任务。不过需要注意的是：这两个 get() 方法都是阻塞式的，如果被调用的时候，任务还没有执行完，那么调用 get() 方法的线程会阻塞，直到任务执行完才会被唤醒。

提交 Runnable 任务 submit(Runnable task) ：这个方法的参数是一个 Runnable 接口，Runnable 接口的 run() 方法是没有返回值的，所以 submit(Runnable task) 这个方法返回的 Future 仅可以用来断言任务已经结束了，类似于 Thread.join()。
提交 Callable 任务 submit(Callable task)：这个方法的参数是一个 Callable 接口，它只有一个 call() 方法，并且这个方法是有返回值的，所以这个方法返回的 Future 对象可以通过调用其 get() 方法来获取任务的执行结果。
提交 Runnable 任务及结果引用 submit(Runnable task, T result)：这个方法很有意思，假设这个方法返回的 Future 对象是 f，**f.get() 的返回值就是传给 submit() 方法的参数 result。**这个方法该怎么用呢？下面这段示例代码展示了它的经典用法。需要你注意的是 Runnable 接口的实现类 Task 声明了一个有参构造函数 Task(Result r) ，创建 Task 对象的时候传入了 result 对象，这样就能在类 Task 的 run() 方法中对 result 进行各种操作了。result 相当于主线程和子线程之间的桥梁，通过它主子线程可以共享数据。

2.1 FutureTask 工具类

FutureTask 工具类。前面我们提到的 Future 是一个接口，而 FutureTask 是一个实实在在的工具类，这个工具类有两个构造函数

FutureTask(Callable<V> callable);
FutureTask(Runnable runnable, V result);

那如何使用 FutureTask 呢？其实很简单，**FutureTask 实现了 Runnable 和 Future 接口，由于实现了 Runnable 接口，所以可以将 FutureTask 对象作为任务提交给 ThreadPoolExecutor 去执行，也可以直接被 Thread 执行；又因为实现了 Future 接口，所以也能用来获得任务的执行结果。**下面的示例代码是将 FutureTask 对象提交给 ThreadPoolExecutor 去执行。

// 创建FutureTask
FutureTask<Integer> futureTask  = new FutureTask<>(()-> 1+2);
// 创建线程池
ExecutorService es =   Executors.newCachedThreadPool();
// 提交FutureTask
es.submit(futureTask);
// 获取计算结果
Integer result = futureTask.get();

3. Future 接口的局限性

了解了Future的使用，这里就要谈谈Future的局限性。Future很难直接表述多个Future 结果之间的依赖性，开发中，我们经常需要达成以下目的：

将两个异步计算合并为一个（这两个异步计算之间相互独立，同时第二个又依赖于第一个的结果）
等待 Future 集合中的所有任务都完成。
仅等待 Future 集合中最快结束的任务完成，并返回它的结果。

二、CompletableFuture

1. 什么是CompletableFuture

使用Future获得异步执行结果时，要么调用阻塞方法get()，要么轮询看isDone()是否为true，这两种方法都不是很好，因为主线程也会被迫等待。

Java 在 1.8 版本提供了 CompletableFuture 来支持异步编程。

CompletableFuture类实现了CompletionStage和Future接口，因此你可以像Future那样使用它。它针对Future做了改进，可以传入回调对象，当异步任务完成或者发生异常时，自动调用回调对象的回调方法。

2. 如何使用CompletableFuture

使用CompletableFuture
参考URL: https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1252599548343744/1306581182447650

3. demo举例

3.1 以获取股票价格为例，看看如何使用CompletableFuture

public class CompletableFutureDemo {public static void main(String[] args) throws Exception {// 创建异步执行任务:CompletableFuture<Double> cf = CompletableFuture.supplyAsync(CompletableFutureDemo::fetchPrice);// 如果执行成功:cf.thenAccept((result) -> {System.out.println("price: " + result);});// 如果执行异常:cf.exceptionally((e) -> {e.printStackTrace();return null;});// 主线程不要立刻结束，否则CompletableFuture默认使用的线程池会立刻关闭:Thread.sleep(200);}static Double fetchPrice() {try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {}if (Math.random() < 0.3) {throw new RuntimeException("fetch price failed!");}return 5 + Math.random() * 20;}}

创建一个CompletableFuture是通过CompletableFuture.supplyAsync()实现的，它需要一个实现了Supplier接口的对象：

public interface Supplier<T> {T get();
}

这里我们用lambda语法简化了一下，直接传入Main::fetchPrice，因为Main.fetchPrice()静态方法的签名符合Supplier接口的定义（除了方法名外）。

紧接着，CompletableFuture已经被提交给默认的线程池执行了，我们需要定义的是CompletableFuture完成时和异常时需要回调的实例。

完成时，CompletableFuture会调用Consumer对象：

可见CompletableFuture的优点是：

异步任务结束时，会自动回调某个对象的方法；
异步任务出错时，会自动回调某个对象的方法；
主线程设置好回调后，不再关心异步任务的执行。

3.2 CompletableFuture描述实现串行关系、AND 汇聚关系、 OR汇聚关系

参考URL: https://time.geekbang.org/column/article/91569

站在分工的角度类比一下工作流。任务是有时序关系的，比如有串行关系、并行关系、汇聚关系等。
CompletableFuture 类还实现了 CompletionStage 接口，CompletionStage 接口可以清晰地描述任务之间的这种时序关系。

描述串行关系
CompletionStage 接口里面描述串行关系，主要是 thenApply、thenAccept、thenRun 和 thenCompose 这四个系列的接口。
描述 AND 汇聚关系
CompletionStage 接口里面描述 AND 汇聚关系，主要是 thenCombine、thenAcceptBoth 和 runAfterBoth 系列的接口，这些接口的区别也是源自 fn、consumer、action 这三个核心参数不同。
描述 OR 汇聚关系
CompletionStage 接口里面描述 OR 汇聚关系，主要是 applyToEither、acceptEither 和 runAfterEither 系列的接口，这些接口的区别也是源自 fn、consumer、action 这三个核心参数不同。
异常处理
非异步编程里面，我们可以使用 try{}catch{}来捕获并处理异常，那在异步编程里面，异常该如何处理呢？
CompletionStage 接口给我们提供的方案非常简单，比 try{}catch{}还要简单，下面是相关的方法，使用这些方法进行异常处理和串行操作是一样的，都支持链式编程方式。
```
CompletionStage exceptionally(fn);
CompletionStage<R> whenComplete(consumer);
CompletionStage<R> whenCompleteAsync(consumer);
CompletionStage<R> handle(fn);
CompletionStage<R> handleAsync(fn);
```
exceptionally() 的使用非常类似于 try{}catch{}中的 catch{}。

三、参考

Java并发编程系列一：Future和CompletableFuture解析与使用
参考URL: https://www.cnblogs.com/happyliu/archive/2018/08/12/9462703.html

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