Java多執行緒工具CompletableFuture怎麼使用

前言

Future的問題

寫多執行緒程式的時候，可以使用Future從一個非同步執行緒拿到結果，但如果使用過程中會發現一些問題：

• 如果想要對Future的結果做進一步的操作，需要阻塞目前執行緒

• 多個Future不能被鍊式的執行，每個Future的結果都是獨立的，期望對一個Future的結果做另外一件非同步的事情；

• 沒有異常處理策略，如果Future執行失敗了，需要手動捕捉

CompletableFuture應運而生

為了解決Future問題，JDK在1.8的時候給了我們一個好用的工具類CompletableFuture；

它實作了Future和CompletionStage接口，針對Future的不足之處給出了相應的處理方式。

• 在非同步執行緒執行結束後可以自動回呼我們新的處理邏輯，無需阻塞

• 可以對多個非同步任務進行編排，組合或排序

• 異常處理

CompletableFuture的核心思想是將每個非同步任務都可以看做一個步驟(CompletionStage)，然後其他的非同步任務可以根據這個步驟做一些想做的事情。

CompletionStage定義了許多步驟處理的方法，功能非常強大，這裡就只列一下日常中常用到的一些方法供大家參考。

使用方式

基本使用-提交非同步任務

簡單的使用方式

非同步執行，無需結果：

// 可以执行Executors异步执行，如果不指定，默认使用ForkJoinPool
CompletableFuture.runAsync(() -> System.out.println("Hello CompletableFuture!"));

非同步執行，同時傳回結果：

// 同样可以指定线程池
CompletableFuture<String> stringCompletableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello CompletableFuture!");
System.out.println(stringCompletableFuture.get());

處理上個非同步任務結果

• thenRun: 不需要上一個步驟的結果，直接直接新的動作

#thenAccept：取得上一步非同步處理的內容，進行新的動作

thenApply: 取得上一步的內容，然後產生新的內容

#所有加上Async後綴的，代表新的處理操作仍然是非同步的。 Async的運算都可以指定Executors進行處理

// Demo
       CompletableFuture
                .supplyAsync(() -> "Hello CompletableFuture!")
                // 针对上一步的结果做处理，产生新的结果
                .thenApplyAsync(s -> s.toUpperCase())
                // 针对上一步的结果做处理，不返回结果
                .thenAcceptAsync(s -> System.out.println(s))
                // 不需要上一步返回的结果，直接进行操作
                .thenRunAsync(() -> System.out.println("end"));
        ;

對兩個結果進行選用-acceptEither

當我們有兩個回呼在處理的時候，任何完成都可以使用，兩者結果沒有關係，那就使用acceptEither。

兩個非同步執行緒誰先執行完成，用誰的結果
• ，其餘類型的方法也是如此。

// 返回abc
CompletableFuture
                .supplyAsync(() -> {
                    SleepUtils.sleep(100);
                    return "Hello CompletableFuture!";
                })
                .acceptEither(CompletableFuture.supplyAsync(() -> "abc"), new Consumer<String>() {
                    @Override
                    public void accept(String s) {
                        System.out.println(s);
                    }
                });
// 返回Hello CompletableFuture!       
CompletableFuture
                .supplyAsync(() -> "Hello CompletableFuture!")
                .acceptEither(CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                    SleepUtils.sleep(100);
                    return "abc";
                }), new Consumer<String>() {
                    @Override
                    public void accept(String s) {
                        System.out.println(s);
                    }
                });

合併兩個結果-thenCombine, thenAcceptBoth

thenCombine

當我們有兩個CompletionStage時，需要將兩個的結果整合處理，然後計算出一個新的結果。

thenCompose是對上一個CompletionStage的結果進行處理，傳回結果，並且傳回類型必須是CompletionStage。

thenCombine是得到第一個CompletionStage的結果，然後拿到目前的CompletionStage，兩者的結果會處理。

        CompletableFuture<Integer> heightAsync = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 172);

        CompletableFuture<Double> weightAsync = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 65)
                .thenCombine(heightAsync, new BiFunction<Integer, Integer, Double>() {
                    @Override
                    public Double apply(Integer wight, Integer height) {
                        return wight * 10000.0 / (height * height);
                    }
                })
                ;

thenAcceptBoth

需要兩個非同步CompletableFuture的結果，兩者都完成的時候，才進入thenAcceptBoth回呼。

// thenAcceptBoth案例：
        CompletableFuture
                .supplyAsync(() -> "Hello CompletableFuture!")
                .thenAcceptBoth(CompletableFuture.supplyAsync(() -> "abc"), new BiConsumer<String, String>() {
                		// 参数一为我们刚开始运行时的CompletableStage，新传入的作为第二个参数
                    @Override
                    public void accept(String s, String s2) {
                        System.out.println("param1=" + s + ", param2=" + s2);
                    }
                });
// 结果：param1=Hello CompletableFuture!, param2=abc

異常處理

當我們使用CompleteFuture進行鍊式呼叫的時候，多個非同步回呼中，如果有一個執行出現問題，那麼接下來的回呼都會停止，所以需要一個異常處理策略。

exceptionally

exceptionally是當出現錯誤時，給我們機會進行恢復，自訂回傳內容。

        CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            throw new RuntimeException("发生错误");
        }).exceptionally(throwable -> {
            log.error("调用错误 {}", throwable.getMessage(), throwable);
            return "异常处理内容";
        });

###handle#########exceptionally是只有發生異常時才會執行，而handle則是不管是否發生錯誤都會執行。 ###

CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    return "abc";
})
.handle((r,err) -> {
    log.error("调用错误 {}", err.getMessage(), err);
    // 对结果做额外的处理
    return r;
})
;

###案例######大量用戶發送簡訊|訊息######需求為對某個表中特定條件的用戶進行簡訊通知，但是短信用戶有成百上千萬，如果使用單執行緒讀取效率會很慢。這時候可以考慮使用多執行緒的方式進行讀取；######1、將讀取任務拆分為多個不同的子任務，指定讀取的偏移量和個數###

  // 假设有500万条记录
        long recordCount = 500 * 10000;
        int subTaskRecordCount = 10000;
        // 对记录进行分片
        List<Map> subTaskList = new LinkedList<>();
        for (int i = 0; i < recordCount / 500; i++) {
            // 如果子任务结构复杂，建议使用对象
            HashMap<String, Integer> subTask = new HashMap<>();
            subTask.put("index", i);
            subTask.put("offset", i * subTaskRecordCount);
            subTask.put("count", subTaskRecordCount);
            subTaskList.add(subTask);
        }

# ##2、使用多執行緒進行批次讀取###

  // 进行subTask批量处理，拆分为不同的任务
        subTaskList.stream()
                .map(subTask -> CompletableFuture.runAsync(()->{
                    // 读取数据，然后处理
                    // dataTunel.read(subTask);
                },excuturs))   // 使用应用的通用任务线程池
                .map(c -> ((CompletableFuture<?>) c).join());

###3、進行業務邏輯處理，或直接在讀取完進行業務邏輯處理也是可以；###

并发获取商品不同信息

在系统拆分比较细的时候，价格，优惠券，库存，商品详情等信息分散在不同的系统中，有时候需要同时获取商品的所有信息， 有时候可能只需要获取商品的部分信息。

当然问题点在于要调用多个不同的系统，需要将RT降低下来，那么需要进行并发调用；

     List<Task> taskList = new ArrayList<>();
        List<Object> result = taskList.stream()
                .map(task -> CompletableFuture.supplyAsync(()->{
//                    handlerMap.get(task).query();
                    return "";
                }, executorService))
                .map(c -> c.join())
                .collect(Collectors.toList());

问题

thenRun和thenRunAsync有什么区别

• 如果不使用传入的线程池，大家用默认的线程池ForkJoinPool

• thenRun用的默认和上一个任务使用相同的线程池

• thenRunAsync在执行新的任务的时候可以接受传入一个新的线程池，使用新的线程池执行任务；

handle和exceptional有什么区别

exceptionally是只有发生异常时才会执行，而handle则是不管是否发生错误都会执行。

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