Java 8 的异步利器：CompletableFuture 源码解析（建议精读）

2023-03-17
湖南
本文字数：3855 字
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completableFuture 是 JDK1.8 版本新引入的类。下面是这个类：

实现了俩接口，本身是个 class。这个是 Future 的实现类，使用 completionStage 接口去支持完成时触发的函数和操作。

一个 completetableFuture 就代表了一个任务，他能用 Future 的方法，还能做一些之前说的 executorService 配合 futures 做不了的。

之前 future 需要等待 isDone 为 true 才能知道任务跑完了，或者就是用 get 方法调用的时候会出现阻塞，而使用 completableFuture 的使用就可以用 then，when 等等操作来防止以上的阻塞和轮询 isDone 的现象出现。

1.创建 CompletableFuture 直接 new 对象。

一个 completableFuture 对象代表着一个任务，这个对象能跟这个任务产生联系。

下面用的 complete 方法意思就是这个任务完成了需要返回的结果，然后用 get() 方法可以获取到。

2.JDK1.8 使用的接口类。

在本文的 CompletableFuture 中大量地使用了这些函数式接口。

注：这些声明大量应用于方法的入参中，像 thenApply 和 thenAccept 这俩就是一个用 Function 一个用 Consumer

而 lambda 函数正好是可以作为这些接口的实现。例如 s->{return 1;} 这个就相当于一个 Function。因为有入参和返回结果。

(1)Function

(2)Consumer

对于前面有 Bi 的就是这样的，BiConsumer 就是两个参数的。

(3)Predicate 这个接口声明是一个入参，返回一个 boolean。

(4)supplier

3.下面是这个类的静态方法

带有 Async 就是异步执行的意思、也是一个 completableFuture 对象代表着一个任务这个原则。

这种异步方法都可以指定一个线程池作为任务的运行环境，如果没有指定就会使用 ForkJoinPool 线程池来执行

(1) supplyAsync&runAsync 的使用例子。

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {    ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();    executorService.submit(new Callable<Object>() {        @Override        public Object call() throws Exception {            System.out.println("executorService 是否为守护线程 :" + Thread.currentThread().isDaemon());            return null;        }    });    final CompletableFuture<String> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {        System.out.println("this is lambda supplyAsync");        System.out.println("supplyAsync 是否为守护线程 " + Thread.currentThread().isDaemon());        try {            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }        System.out.println("this lambda is executed by forkJoinPool");        return "result1";    });    final CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {        System.out.println("this is task with executor");System.out.println("supplyAsync 使用executorService 时是否为守护线程 : " + Thread.currentThread().isDaemon());        return "result2";    }, executorService);    System.out.println(completableFuture.get());    System.out.println(future.get());    executorService.shutdown();}

复制代码

这些任务中带有 supply 是持有返回值的，run 是 void 返回值的，在玩 supply 时发现一个问题：如果使用 supplyAsync 任务时不使用任务的返回值，即 不用 get 方法阻塞主线程会导致任务执行中断。

注：跟 get 方法无关，后面有答案

然后我开始探索是否是只有 supplyAsync 是这样。我测试了 runAsync 发现也是这样。

下图为与 supplyAsync 任务执行不全面一样的问题，我甚至测试了将 lambda 换成 runnable 发现无济于事。

答案：

造成这个原因是因为 Daemon。因为 completableFuture 这套使用异步任务的操作都是创建成了守护线程，那么我们没有调用 get 方法不阻塞这个主线程的时候。主线程执行完毕，所有线程执行完毕就会导致一个问题，就是守护线程退出。

那么我们没有执行的代码就是因为主线程不再跑任务而关闭导致的，可能这个不叫问题，因为在开发中我们主线程常常是一直开着的。但是这个小问题同样让我想了好久。

下面我们开一个非守护线程，可以看到程序执行顺利。

下面证实守护线程在其他非守护线程全部退出的情况下不继续执行。

final CompletableFuture<String> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {    System.out.println("this is lambda supplyAsync");    System.out.println("supplyAsync 是否为守护线程 " + Thread.currentThread().isDaemon());    try {        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);        try(BufferedWriter writer = new BufferedWriter                (new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(new File("/Users/zhangyong/Desktop/temp/out.txt"))))){            writer.write("this is completableFuture daemon test");        }catch (Exception e){            System.out.println("exception find");        }    } catch (InterruptedException e) {        e.printStackTrace();    }    System.out.println("this lambda is executed by forkJoinPool");    return "result1";});

复制代码

这个代码就是操作本地文件，并且 sleep 了一秒。其他线程就一句控制台输出的代码，最终的结果是文件没有任何变化。

当我把主线程 sleep 5 秒时，本地文件会写入一句 this is completableFuture daemon test 验证成功。

(2)allOf&anyOf

这两个方法的入参是一个 completableFuture 组、allOf 就是所有任务都完成时返回，但是是个 Void 的返回值。

anyOf 是当入参的 completableFuture 组中有一个任务执行完毕就返回，返回结果是第一个完成的任务的结果。

public static void otherStaticMethod() throws ExecutionException, InterruptedException {        final CompletableFuture<String> futureOne = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {            try {                Thread.sleep(3000);            } catch (InterruptedException e) {                System.out.println("futureOne InterruptedException");            }            return "futureOneResult";        });        final CompletableFuture<String> futureTwo = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {            try {                Thread.sleep(6000);            } catch (InterruptedException e) {                System.out.println("futureTwo InterruptedException");            }            return "futureTwoResult";        });        CompletableFuture future = CompletableFuture.allOf(futureOne, futureTwo);        System.out.println(future.get());//        CompletableFuture completableFuture = CompletableFuture.anyOf(futureOne, futureTwo);//        System.out.println(completableFuture.get());    }