JUC之CompletableFuture

Future接口理论

Future接口定义了异步任务执行的一些方法，包括异步任务执行结果，异步任务执行是否中断，异步任务是否完毕等。

Future接口常用实现类FutureTask异步任务

        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<String>( () -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t -----come in");
            try { TimeUnit.SECONDS.sleep(5); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
            return "task over";
        });
        Thread t1 = new Thread(futureTask, "t1");
        t1.start();

CompletableFuture

CompletableFuture对Future的改进

• CompletableFuture异步线程发生异常，不会影响到主线程，用来记录日志特别方便。
• CompletableFuture出现的原因：Future的get方法是阻塞方法，当异步线程计算完成之前一直会阻塞，isDone()方法判断异步线程又特别消耗CPU资源。对于真正的异步处理我们希望传入回调函数，在Future结束时，自动调用该回调函数。这样我们就不用等待结果 。
• CompletableFuture提供了一种观察者模式，可以让任务完成后通知监听的一方。
  

CompletionStage

• CompltionStage是异步执行的一个阶段。一个阶段执行完成之后可能触发另一个阶段。
• 一个阶段的执行可以是一个Function,Comsumer或者Runnable。比如

 stage.thenApply(x -> square(x)).thenAccept(×->System.out.print(x)).thenRun(( ->system.out.println())

• 一个阶段可能会是另一个阶段完成后触发。也可能是其他多个阶段完成后触发。

CompletableFuture的方法

主要是runAsync和supplyAsnc方法。一个无返回值。一个有返回值。

CompletableFuture的优点

• 异步任务执行完成后，会自动调用某个对象的方法
• 异步任务出异常后，会自动调用某个对象的方法
• 主线程设置好回调后，不用关心异步任务的执行。异步任务之间可以顺序执行。

案例 - 前言

join和get的区别。get必须处理异常。join不需要处理异常
jdk8新特性： lambda表达式，stream流，chain链式调用，函数式编程

有参数，有返回值：Function
有参数，无返回值：Consume, BiConsumer（两个参数）
无参数，有返回值：Supplier
无参数，无返回值：Runnable

案例-从电商网站的比价需求

原来的写法，串行的方式：

    /**
     * step by step 一家家搜查
     * List<NetMall> ----->map------> List<String>
     * @param list
     * @param productName
     * @return
     */
    public static List<String> getPrice(List<NetMall> list,String productName)
    {
        //《mysql》 in taobao price is 90.43
        return list
                .stream()
                .map(netMall ->
                        String.format(productName + " in %s price is %.2f",
                                netMall.getNetMallName(),
                                netMall.calcPrice(productName)))
                .collect(Collectors.toList());
    }

使用CompletableFuture，异步的方式：

 /**
     * List<NetMall> ----->List<CompletableFuture<String>>------> List<String>
     * @param list
     * @param productName
     * @return
     */
    public static List<String> getPriceByCompletableFuture(List<NetMall> list,String productName)
    {
        return list.stream().map(netMall ->
                CompletableFuture.supplyAsync(() -> String.format(productName + " in %s price is %.2f",
                netMall.getNetMallName(),
                netMall.calcPrice(productName))))
                .collect(Collectors.toList())
                .stream()
                .map(s -> s.join())
                .collect(Collectors.toList());
    }

耗时：比串行的方式快得多！！！

CompletableFuture 常用方法

获得结果和触发计算

获得结果：

• public T get() 一直等
• public T get(long timeout,TimeUnit unit) 过时不候，到了时间没拿到结果会报异常
• public T join()：join和get都是用来获取CompletableFuture异步之后的返回值。join是unchecked异常（即运行时异常）。get是checked异常（经过检查的异常）
• public T getNow(T valuelfAbsent)：没有计算完，给我默认的结果。计算完，返回实际的结果。

主动触发计算：

• public boolean complete(T value) 如果CompletableFuture没有完成，将get结果修改为value，返回值为true。如果完成了，不修改get，返回值为false.

public class CompletableFutureTest {

  public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException, TimeoutException {
      CompletableFuture<String> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
          try {
              Thread.sleep(2000);
          } catch (InterruptedException e) {
              e.printStackTrace();
          }
          return "hello CompletableFuture";
      });

      System.out.println(completableFuture.getNow("心急吃不了热豆腐"));
      System.out.println(completableFuture.get());
      System.out.println(completableFuture.get(1500, TimeUnit.MILLISECONDS));
      System.out.println(completableFuture.join());
      System.out.println(completableFuture.complete("未雨绸缪")+"\t"+completableFuture.join());

  }
}

对计算结果进行处理

thenApply（常用）

两个计算结果存在依赖关系，这两个线程串行化。
出现异常，直接跳到whenComplete和exceptionally执行。（不再执行后续的thenApply）

public class CompletableFutureTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
        CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return 6;
        },executorService).thenApply((r)-> {
            int i=2/0;
            return r * 5;
        }).thenApply((r)-> {
            System.out.println(r);
            return r - 2;
        }).whenComplete((v, e) -> {
            System.out.println("计算结果："+v);
        }).exceptionally(e -> {
            System.out.println(e.getMessage());
            System.out.println(e);
            return null;
        });
        System.out.println("============主线程==========");
        executorService.shutdown();
    }
}

handle

计算机结果存在依赖关系，两个线程串行化
handle出现异常，会往下一个handle走，同时也会走到whenComplete和exceptionally

public class CompletableFutureTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
        CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return 6;
        },executorService).handle((r,e)-> {
            int i=2/0;
            return r * 5;
        }).handle((r,e)-> {
            System.out.println(r);
            return r - 2;
        }).whenComplete((v, e) -> {
            System.out.println("计算结果："+v);
        }).exceptionally(e -> {
            System.out.println(e.getMessage());
            System.out.println(e);
            return null;
        });
        System.out.println("============主线程==========");
        executorService.shutdown();
    }
}

exceptionally相当于try catch
whenComplete和handler相当于try finally

对计算结果进行消费

接受任务的处理结果，消费处理。thenAccept无返回结果。（thenApply是有返回结果的）

public class CompletableFutureTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        CompletableFuture.supplyAsync(()->{
            return 3;
        }).thenApply(r->{
            return r*8;
        }).thenApply(r->{
            return r/2;
        }).thenAccept(r-> System.out.println(r));
        System.out.println(CompletableFuture.supplyAsync(()->"6666").thenRun(()->{}).join());
        System.out.println(CompletableFuture.supplyAsync(()->"6666").thenAccept(r-> System.out.println(r)).join());
        System.out.println(CompletableFuture.supplyAsync(()->"6666").thenApply(r->r+"9999").join());
    }
}

12
null
6666
null
66669999

对计算速度进行选用与对计算结果进行合并

applyToEither：谁快用谁
thenCombine: 两个completionStage任务都完成后，将结果交给thenCombine。先完成的先等着，等待其他分支任务。

public class CompletableFutureTest4 {
    public static void main(String[] args) {
        CompletableFuture<String> first = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "1号选手";
        });
        CompletableFuture<String> second = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "2号选手";
        });
        CompletableFuture<String> result = first.applyToEither(second, r -> r + "is winner");
        CompletableFuture<String> res = first.thenCombine(second, (x, y) -> x + y);
        System.out.println(result.join());
        System.out.println(res.join());
    }
}

并行执行

allOf():当所有给定的CompletableFuture完成时， 返回一个新的CompletableFuture
anyOf():当任何一个给定的CompletableFuture完成时，返回一个新的CompletableFuture

	public static void testAllOf(){
        CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("future1执行完成");
        });

        CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("future2执行完成");
        });

        CompletableFuture<Void> all = CompletableFuture.allOf(future1, future2);
			try {
            all.get(5, TimeUnit.SECONDS);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (TimeoutException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

completableFuture和线程池说明

以thenRun和thenRunAsync为例，有什么区别？

• 没有传入自定义线程池，默认是ForkJoinPool.
• 如果第一个执行的任务传入了一个自定义线程池，调用thenRun执行第二个任务，则第一个和第二个都是用自定义的线程池。
• 如果第一个执行的任务传入了一个自定义线程池，调用thenRunAsyn执行第二个任务，则第一个用自定义。第二个用ForkJoinPool（后面也都是ForkJoinPool）