Java异步编程

DreamCollector2023-05-122023-10-11

一、Future

1. 使用

public class FutureTest {
    @Autowired
    privite UserService userService;
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //使用内部线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        //创建新的线程去异步执行查询用户列表
        FutureTask<List<User>> userFutureTask = new FutureTask<>(new Callable<List<User>>() {
            @Override
            public List<User> call() throws Exception {
                return userService.getUserList();
            }
        });
        //模拟主线程其它操作耗时
        Thread.sleep(3000);
        executorService.submit(userFutureTask);
        //获取用户列表信息结果
        List<User> userList = userFutureTask.get();
    }

2. 缺点

Future.get（）是阻塞调用，在线程获取结果之前get方法会一直阻塞
Future.isDone（）可以在程序中轮询的方式查询执行结果，但会耗费无谓的CPU资源

二、CompletableFuture

CompletableFuture实现Future和CompletionStage接口，提供了一种观察者模式类似的机制，可以让任务执行完成后通知监听的一方

1. 简单异步回调方法使用

supplyAsync()、runAsync()的用法

public class CompletableFutureTest {
    @Autowired
    privite UserService userService;
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //使用内部线程池
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
        //创建新的线程去异步执行查询用户列表
        CompletableFuture<List<User>> useFutureTask =  CompletableFuture.supplyAsync(() -> userService.getUserList(),executor);
        //获取用户列表信息结果
        List<User> userList = useFutureTask.get();

        //模拟主线程其它操作耗时
        Thread.sleep(3000);

        //创建新的线程去打印信息
        CompletableFuture<Void> printFutureTask =  CompletableFuture.runAsync(() -> System.out.println("打印信息"),executor);


    }

thenRun()、thenRunAsync()的用法

public class CompletableFutureTest {
    @Autowired
    privite UserService userService;
    public static void main(String[] args) {
        //使用内部线程池
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
        //创建新的线程去异步执行查询用户列表
        CompletableFuture<List<User>> useFutureTask =  CompletableFuture.supplyAsync(() -> userService.getUserList(),executor);  
        //等待查询用户列表线程完成后再去去打印信息
        CompletableFuture thenRunFuture  =  useFutureTask.thenRun(() ->{System.out.println("打印信息")});
        //打印：null（thenRun()默认没有返回值）
        System.out.println(thenRunFuture.get());

    }
    //方法源码：
    public CompletableFuture<Void> thenRun(Runnable action) {
        return uniRunStage(null, action);
    }

    public CompletableFuture<Void> thenRunAsync(Runnable action) {
        return uniRunStage(asyncPool, action);
    }

thenAccept()、thenAcceptAsync()的用法

public class CompletableFutureTest {
    @Autowired
    privite UserService userService;
    public static void main(String[] args) {
        //创建新的线程去异步执行查询用户列表
        CompletableFuture<String> futureTask =  CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            return "打印信息";
        });  
        //将futureTask中返回到信息作为参数带入到thenAcceptFuture中
        CompletableFuture thenAcceptFuture   =  futureTask.thenAccept((res) ->{
            if ("打印信息".equals(res)) {
                System.out.println("打印信息成功");
            }
        });
        //打印：null（thenAccept()默认没有返回值）
        System.out.println(thenAcceptFuture.get());

    }

thenApply()、thenApplyAsync()的用法

public class CompletableFutureTest {
    @Autowired
    privite UserService userService;
    public static void main(String[] args) {
        //创建新的线程去异步执行查询用户列表
        CompletableFuture<String> futureTask =  CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            return "打印信息";
        });  
        //将futureTask中返回到信息作为参数带入到thenApplyFuture中
        CompletableFuture<String> thenApplyFuture   =  futureTask.thenApply((res) ->{
            if ("打印信息".equals(res)) {
                return "打印信息成功";
            }
        });
        //打印：打印信息成功
        System.out.println(thenApplyFuture.get());

    }

exceptionally()的用法

public class CompletableFutureTest {
    @Autowired
    privite UserService userService;
    public static void main(String[] args) {
        //创建新的线程去异步执行查询用户列表
        CompletableFuture<String> futureTask =  CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("当前线程名称：" + Thread.currentThread().getName());
            throw new RuntimeException();
            return "打印信息";
        });  
        //将futureTask中返回到信息作为参数带入到thenApplyFuture中
        CompletableFuture<String> exceptionFuture    =  futureTask.exceptionally((e) ->{
            e.printStackTrace();
            return "程序异常";
        });
        //打印：当前线程名称：ForkJoinPool.commonPool-worker-1
        //java.util.concurrent.CompletionException: java.lang.RuntimeException
        //at java.util.concurrent.CompletableFuture.encodeThrowable(CompletableFuture.java:273)
        //...
        //Caused by: java.lang.RuntimeException
        //...
        //程序异常
        System.out.println(thenApplyFuture.get());

    }

whenComplete()的用法

public class CompletableFutureTest {
    @Autowired
    privite UserService userService;
    public static void main(String[] args) {
        //创建新的线程去异步执行查询用户列表
        CompletableFuture<String> futureTask =  CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            return "打印信息";
        });  
        //将futureTask中返回到信息作为参数带入到thenApplyFuture中
        CompletableFuture<String> whenCompleteFuture    =  futureTask.whenComplete((res,throwable) ->{
            System.out.println("回调："+res);
        });
        //打印：
        //回调：打印信息
        //打印信息
        System.out.println(thenApplyFuture.get());

    }

handle()的用法

public class CompletableFutureTest {
    @Autowired
    privite UserService userService;
    public static void main(String[] args) {
        //创建新的线程去异步执行查询用户列表
        CompletableFuture<String> futureTask =  CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            return "打印信息";
        });  
        //将futureTask中返回到信息作为参数带入到thenApplyFuture中
        CompletableFuture<String> handleFuture    =  futureTask.handle((res,throwable) ->{
            return "回调："+res;
        });
        //打印：
        //回调：打印信息
        System.out.println(thenApplyFuture.get());
    }
}

2. 多任务组合处理方法使用

AND组合：thenCombine()、thenCombineAsync()、thenAcceptBoth()、runAfterBoth()的用法

public class CompletableFutureTest {
    public static void main(String[] args) {
        //使用内部线程池
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);

        CompletableFuture<String> first = CompletableFuture.completedFuture("第一个异步任务");
        CompletableFuture<String> second = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "第二个异步任务").thenCombineAsync(first, (s,f) -> {
            System.out.println(f);
            System.out.println(s);
            return "两个异步任务的组合";
        }, executor);
        //打印：
        //第一个异步任务
        //第二个异步任务
        //两个异步任务的组合
        System.out.println(second.join());
    }
}

OR组合：applyToEither()、acceptEitherAsync()、acceptEither()、runAfterEither()的用法

public class CompletableFutureTest {
    public static void main(String[] args) {
        //使用内部线程池
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
        //第一个异步任务，休眠2秒，保证它执行晚点
        CompletableFuture<String> first = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                Thread.sleep(2000L);
                System.out.println("执行完第一个异步任务");
            } catch (Exception e) {
                return "第一个任务异常";
            }
            return "第一个异步任务";
        });
        CompletableFuture<Void> second = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "第二个异步任务").acceptEitherAsync(first, s -> {
            System.out.println(s);
        }, executor);
        //打印：
        //第二个异步任务
        //null
        //执行完第一个异步任务
        System.out.println(second.join());
    }
}

allOf()的用法

public class CompletableFutureTest {
    public static void main(String[] args) {
        CompletableFuture<Void> a = CompletableFuture.runAsync(()->{
            System.out.println("任务一完成");
        });
        CompletableFuture<Void> b = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            System.out.println("任务二完成");
        });
        CompletableFuture<Void> allOfFuture = CompletableFuture.allOf(a, b).whenComplete((m,k)->{
            System.out.println("finish");
        });
        //打印：
        //任务一完成
        //任务二完成
        //finish
    }
}

anyOf()的用法（只要其中一个任务完成，另一个就不会再继续）

public class CompletableFutureTest {
    public static void main(String[] args) {
        CompletableFuture<Void> a = CompletableFuture.runAsync(()->{
            try {
                Thread.sleep(3000L);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("任务一完成");
        });
        CompletableFuture<Void> b = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            System.out.println("任务二完成");
        });
        CompletableFuture<Object> anyOfFuture = CompletableFuture.anyOf(a, b).whenComplete((m,k)->{
            System.out.println("finish");
            //            return "捡田螺的小男孩";
        });

        //打印
        //任务二完成
        //finish
        anyOfFuture.join();
    }
}

thenCompose()、thenCompose()的用法

public class CompletableFutureTest {
    public static void main(String[] args) {
        //使用线程池
        ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
        CompletableFuture<String> first= CompletableFuture.completedFuture("第一个任务");
        //第二个异步任务
        CompletableFuture<String> future = CompletableFuture
            .supplyAsync(() -> "第二个任务", executor)
            .thenComposeAsync(data -> {
                System.out.println(data);
                //使用第一个任务作为返回
                return first; 
            }, executor);

        //第二个任务
        //第一个任务
        System.out.println(future.join());
        executor.shutdown();

    }
}

3. 总结

方法	描述	区别
supplyAsync(Supplier supplier)；	提供异步执行，支持返回值，默认线程池为ForkJoinPool.commonPool
supplyAsync(Supplier supplier,Executor executor)；	提供异步执行，支持返回值，线程池为用户自定义线程池
runAsync(Runnable runnable)；	提供异步执行，不支持返回值，默认线程池也为ForkJoinPool.commonPool
runAsync(Runnable runnable,Executor executor)；	提供异步执行，不支持返回值，线程池为用户自定义线程池
thenRun(Runnable action);	默认没有返回值，待先任务执行完后再去执行后任务	当传入自定义线程池时，先后两个任务共用同一个线程池
thenRunAsync(Runnable action);	默认没有返回值，待先任务执行完后再去执行后任务	当传入自定义线程池时，先任务使用自定义的线程池，后任务使用ForkJoin线程池
thenAccept(Consumer<? super T> action)	默认没有返回值，把先任务执行完后的结果以参数的形式带入后任务中执行	同thenRun()
thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action, Executor executor)	默认没有返回值，把先任务执行完后的结果以参数的形式带入后任务中执行	同thenRunAsync()
thenApply(Function<? super T,? extends U> fn)	默认有返回值，把先任务执行完后的结果以参数的形式带入后任务中执行	同thenRun()
thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn, Executor executor)	默认有返回值，把先任务执行完后的结果以参数的形式带入后任务中执行	同thenRunAsync()
exceptionally(Function fn)	默认有返回值，当任务执行异常时，以异常为的参数传入回调并返回值
get()	抛出的是经过检查的异常，ExecutionException, InterruptedException 需要用户手动处理（抛出或者 try catch）
join()	抛出的是uncheck异常（即RuntimeException),不会强制开发者抛出