java8 新特性（二）CompletableFuture类-CFANZ编程社区

CompletableFuture 是Java 8中引入的一个新特性，它表示异步计算的结果。通过使用 CompletableFuture，可以方便地处理异步计算，并能够在计算完成后执行回调函数。

CompletableFuture是Java 8中引入的一个功能强大的类，它实现了Future接口，并在此基础上进行了丰富的扩展，以简化异步编程的复杂性。以下是有关CompletableFuture的一些关键点：

异步编程：CompletableFuture被设计用于异步编程。这意味着在主线程之外创建一个独立的线程，并在上面运行一个非阻塞的任务。一旦任务完成，CompletableFuture会通知主线程任务的进展、成功或失败。
链式与组合处理：与Future相比，CompletableFuture的一个主要优势是它能够轻松地链式或组合多个任务。这允许您以声明式方式组织不同任务的运行顺序、规则以及方式。这在处理复杂的异步工作流时特别有用，因为它减少了回调地狱（callback hell）和错误处理的复杂性。
函数式编程能力：CompletableFuture提供了函数式编程的能力，允许您通过回调的方式处理计算结果。这增加了代码的可读性和可维护性，同时简化了错误处理。
转换和组合方法：CompletableFuture类提供了一系列方法，允许您转换和组合多个CompletableFuture对象。例如，您可以使用thenApply()、thenCompose()、thenCombine()等方法对异步操作的结果进行转换和组合。
异常处理：CompletableFuture提供了一种机制来处理和传播异常。如果异步操作失败，您可以使用exceptionally()或handle()方法来处理异常。这使得异常处理更为直观和一致。

总的来说，CompletableFuture是Java 8中引入的一个非常有用的工具，用于简化异步编程的复杂性。它提供了丰富的功能来链式、组合和处理多个异步任务，同时支持函数式编程和异常处理。

尽管CompletableFuture在异步编程中提供了许多优势，但它也存在一些潜在的缺点：

性能开销：CompletableFuture的设计和功能实现需要一定的性能开销。与传统的同步编程相比，异步编程通常需要更多的计算和资源来处理任务之间的协调和通信。
代码复杂度增加：使用CompletableFuture进行异步编程可能会增加代码的复杂度。由于异步任务之间的依赖关系和组合方式变得更加复杂，因此需要仔细设计和组织代码以确保其正确性和可维护性。
异常处理挑战：尽管CompletableFuture提供了一些方法来处理异常，但在复杂的异步操作中跟踪和处理异常仍然可能是一个挑战。处理异步操作中的异常可能比同步编程更加复杂和困难。
线程管理：使用CompletableFuture进行异步编程需要管理线程。由于每个异步任务可能在不同的线程上运行，因此需要谨慎地处理线程安全和同步问题。
非阻塞性操作的不确定性：由于CompletableFuture基于异步编程，某些操作（例如计时器或轮询）的结果可能会因为其他线程的操作而变得不确定。这可能导致难以预测和控制程序的执行流程。

请注意，这些缺点并不意味着CompletableFuture不是一个有用的工具，但在使用它时需要权衡其优点和潜在的缺点，并根据具体的应用场景和需求做出决策。

如何使用

CompletableFuture 是 Java 8 引入的一个强大的类，用于简化异步编程。以下是使用 CompletableFuture 的基本步骤：

创建 CompletableFuture 实例：

java复制代码
 CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {  
 
     // 执行长时间运行的任务  
 
     return "任务结果";  
 
 });

链式处理：可以使用 thenApply, thenAccept, thenCompose 等方法来链式处理异步任务的结果。

例如，对异步任务的结果进行某种转换：

java复制代码
 future.thenApply(result -> {  
 
     // 对 result 进行转换  
 
     return result.toUpperCase();  
 
 }).thenAccept(System.out::println);

异常处理：如果异步任务抛出异常，可以使用 exceptionally, handle 等方法来处理。

例如，捕获并打印异常：

java复制代码
 future.exceptionally(ex -> {  
 
     System.err.println("出现异常: " + ex.getMessage());  
 
     return null; // 或其他默认值  
 
 }).thenAccept(System.out::println);

等待结果：如果你需要等待异步任务完成并获取结果，可以使用 join 方法。这会阻塞当前线程，直到异步任务完成。

例如：

java复制代码
 try {  
 
     String result = future.join(); // 阻塞，直到任务完成并返回结果  
 
     System.out.println("任务结果: " + result);  
 
 } catch (Exception e) {  
 
     e.printStackTrace();  
 
 }

组合多个 CompletableFuture：可以使用 thenCombine, thenAcceptBoth 等方法来组合多个 CompletableFuture。
取消任务：可以使用 cancel 方法来取消未完成的异步任务。如果任务已经完成，则取消操作不会产生任何影响。
超时：可以使用 timeout 方法为异步任务设置一个超时时间。如果任务在超时时间内没有完成，会抛出 TimeoutException。
依赖性：通过使用 thenRun 和 runAfterBoth 等方法，可以设置一个任务在另一个任务完成之后运行。这对于创建有依赖关系的异步任务非常有用。
序列化：如果多个线程可能同时修改一个 CompletableFuture，可以使用 allOf 和 anyOf 方法来序列化这些操作。这些方法返回的 CompletableFuture 会确保多个线程不会同时修改它。
线程池：通过 CompletableFuture.supplyAsync 的重载版本，你可以指定一个自定义的线程池来执行异步任务。例如，使用固定大小的线程池：

java复制代码
 CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {  
 
     // 长时间运行的任务...  
 
 }, Executors.newFixedThreadPool(10)); // 使用大小为10的线程池来执行任务