參考：CompletableFuture 詳解 | JavaGuide

實際項目中，一個接口可能需要同時獲取多種不同的數據，然后再匯總返回，舉個例子：用戶請求獲取訂單信息，可能需要同時獲取用戶信息、商品詳情、物流信息、等數據。

如果是串行（按順序依次執行每個任務）執行的話，接口的響應速度會非常慢。

考慮到這些任務之間有大部分都是 無前后順序關聯 的，可以 并行執行 ，就比如說調用獲取商品詳情的時候，可以同時調用獲取物流信息。通過并行執行多個任務的方式，接口的響應速度會得到大幅優化。

Future介紹

Future是Java5引入的接口，提供了基本的異步處理功能，但它的局限性在于只能通過 get()方法阻塞獲取結果，無法鏈式調用多個任務，也缺 少異常處理機制。

CompletableFuture 是 Future 的增強版，提供了非阻塞的結果處理、任務組合和異常處理，使得異步編程更加靈活和強大。

在 Java 中，Future 只是一個泛型接口，位于 java.util.concurrent 包下，其中定義了 5 個方法，主要包括下面這 4 個功能：

• 取消任務；

• 判斷任務是否被取消;

• 判斷任務是否已經執行完成;

• 獲取任務執行結果。

// V 代表了Future執行的任務返回值的類型
public interface Future<V> {// 取消任務執行// 成功取消返回 true，否則返回 falseboolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);// 判斷任務是否被取消boolean isCancelled();// 判斷任務是否已經執行完成boolean isDone();// 獲取任務執行結果V get() throws InterruptedException, ExecutionException;// 指定時間內沒有返回計算結果就拋出 TimeOutException 異常V get(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutExceptio
}

CompletableFuture是 java 8引入的一個強大的異步工具類。允許非阻塞地處理異步任務，并且可以通過鏈式調用組合多個異步操作。

public class CompletableFuture<T> implements Future<T>, CompletionStage<T> {
}

核心特性如下:

1. 異步執行

   通過runAsync和supplyAsync方法，可以異步地執行任務。

2. 任務完成回調

   使用thenApply、thenAccept、thenRun等方法，可以在任務完成后執行回調。

3. 任務組合

   可以將多個 CompletableFuture 組合在一起，通過 thenCombine、thenCompose 等方法，處理多個異步任務之間的依賴關系。

4. 異常處理

   提供了exceptionally、handle等方法，可以在異步任務發生異常時進行處理。

5. 并行處理

   可以通過allOf和anyOf方法，并行地執行多個異步任務，并在所有任務完成或任意一個任務完成時執行回調。

擴展

創建異步任務

• 通過 new 關鍵字

CompletableFuture<RpcResponse<Object>> resultFuture = new CompletableFuture<>();
//獲取異步計算的結果,調用 get() 方法的線程會 阻塞 直到 CompletableFuture 完成運算
rpcResponse = completableFuture.get(); ?
// complete() 方法只能調用一次，后續調用將被忽略。
resultFuture.complete(rpcResponse);
?
//如果你已經知道計算的結果的話，可以使用靜態方法 completedFuture() 來創建 CompletableFuture 
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.completedFuture("hello!");
assertEquals("hello!", future.get());

• runAsync: 創建異步任務，不返回結果

• supplyAsync: 創建異步任務并返回結果

CompletableFuture<Void> future1 = CompletableFuture.runAsync(() -> { ?//前面的這個future1不是用來接收數據的，僅僅表示完成狀態// 異步任務
});
?
//future2接收異步執行的結果，即里面返回出來的字符串，后續可以利用thenAccept等方法處理這個結果
CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { // 異步任務并返回結果return "Hello, nihao.com!";
});

任務完成回調

• thenApply: 在任務完成后可以對任務結果進行轉換返回

• thenAccept: 在任務完成后對結果進行消費，但不返回新結果

• thenRun: 在任務完成后執行一個操作，但不需要使用任務結果

// 轉換任務結果
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello").thenApply(result -> result + " nihao.com");// 消費任務結果，不返回新結果
CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello").thenAccept(result -> System.out.println(result));// 不消費任務結果，也不返回新結果
CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello")
.thenRun(() -> System.out.println("Task finished"));

任務組合

• thenCombine: 合并兩個CompletableFuture 的結果

• thenCompose: 將一個CompletableFuture 的結果作為另一個 CompletableFuture 的輸入。

CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello"); ? //1
CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "nihao"); ? //2
?
//future1.thenComebine(fu2,...) 
CompletableFuture<String> combinedFuture = future1.thenCombine(future2, (result1, result2) -> result1 + " " + result2);
?
//將前者的result 傳給 后者
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello").thenCompose(result -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> result + " nihao"));

異常處理

• exceptionally: 在任務發生異常時提供默認值。

• handle: 在任務完成或發生異常時進行處理。

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {if (true) {throw new RuntimeException("Exception");}return "Hello";
}).exceptionally(ex -> "nihao"); ? ? //提供發生異常時的默認值
?
?
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {if (true) {throw new RuntimeException("Exception");}return "Hello";
}).handle((result, ex) -> { ? ? ? //提供發生異常后的處理if (ex != null) {return "Default Value";}return result;
});

并行處理

• allOf: 等待多個CompletableFuture 全部完成

• anyOf: 任意一個 CompletableFuture 完成時執行操作

CompletableFuture<Void> allFutures = CompletableFuture.allOf(future1, future2);
allFutures.thenRun(() -> System.out.println("nihao tasks finished")); ? ?//全部完成在執行
?
?
CompletableFuture<Object> anyFuture = CompletableFuture.anyOf(future1, future2);
anyFuture.thenAccept(result -> System.out.println("nihao task finished with result: " + result)); ?//任意一個完成即可執行

使用建議

• CompletableFuture 默認使用全局共享的 ForkJoinPool.commonPool() 作為執行器，所以應用程序、多個庫或框架（如 Spring、第三方庫）若都依賴 CompletableFuture，默認情況下它們都會共享同一個線程池。

• 為避免這些問題，建議為 CompletableFuture 提供自定義線程池，根據任務特性調整線程池大小和隊列類型，也更好地處理線程中的異常情況

• CompletableFuture的get()方法是阻塞的，盡量避免使用。如果必須要使用的話，需要添加超時時間，否則可能會導致主線程一直等待，無法執行其他任務。