Java8——異步編程

異步編程

所謂異步其實(shí)就是實(shí)現(xiàn)一個(gè)無需等待被調(diào)用函數(shù)的返回值而讓操作繼續(xù)運(yùn)行的方法

創(chuàng)建任務(wù)并執(zhí)行任務(wù)

無參創(chuàng)建

 CompletableFuture<String> noArgsFuture = new CompletableFuture<>();

傳入相應(yīng)任務(wù),無返回值

runAsync方法可以在后臺執(zhí)行異步計(jì)算凭峡，但是此時(shí)并沒有返回值摧冀。持有一個(gè)Runnable對象。

CompletableFuture noReturn = CompletableFuture.runAsync(()->{
    //執(zhí)行邏輯,無返回值
});

傳入相應(yīng)任務(wù),有返回值

此時(shí)我們看到返回的是CompletableFuture<T>此處的T就是你想要的返回值的類型惭适。其中的Supplier<T>是一個(gè)簡單的函數(shù)式接口癞志。

CompletableFuture<String> hasReturn = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<String>() {
    @Override
    public String get() {
        return "hasReturn";
    }
});

此時(shí)可以使用lambda表達(dá)式使上面的邏輯更加清晰

CompletableFuture<String> hasReturnLambda = CompletableFuture.supplyAsync(TestFuture::get);

private static String get() {
    return "hasReturnLambda";
}

獲取返回值

異步任務(wù)也是有返回值的凄杯，當(dāng)我們想要用到異步任務(wù)的返回值時(shí)，我們可以調(diào)用CompletableFuture的get()阻塞屯碴，直到有異步任務(wù)執(zhí)行完有返回值才往下執(zhí)行膊存。

我們將上面的get()方法改造一下，使其停頓十秒時(shí)間今艺。

private static String get() {
    System.out.println("Begin Invoke getFuntureHasReturnLambda");
    try {
        Thread.sleep(10000);
    } catch (InterruptedException e) {

    }
    System.out.println("End Invoke getFuntureHasReturnLambda");
    return "hasReturnLambda";
}

然后進(jìn)行調(diào)用

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
    CompletableFuture<String> funtureHasReturnLambda = (CompletableFuture<String>) getFuntureHasReturnLambda();
    System.out.println("Main Method Is Invoking");
    funtureHasReturnLambda.get();
    System.out.println("Main Method End");
}

可以看到輸出如下虚缎，只有調(diào)用get()方法的時(shí)候才會阻塞當(dāng)前線程实牡。

Main Method Is Invoking
Begin Invoke getFuntureHasReturnLambda
End Invoke getFuntureHasReturnLambda
Main Method End

自定義返回值

除了等待異步任務(wù)返回值以外创坞，我們也可以在任意時(shí)候調(diào)用complete()方法來自定義返回值值桩。

CompletableFuture<String> funtureHasReturnLambda = (CompletableFuture<String>) getFuntureHasReturnLambda();
System.out.println("Main Method Is Invoking");
new Thread(()->{
    System.out.println("Thread Is Invoking ");
    try {
        Thread.sleep(1000);
        funtureHasReturnLambda.complete("custome value");
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("Thread End ");
}).run();
String value = funtureHasReturnLambda.get();
System.out.println("Main Method End value is "+ value);

我們可以發(fā)現(xiàn)輸出是新起線程的輸出值奔坟，當(dāng)然這是因?yàn)槲覀兊漠惒椒椒ㄔO(shè)置了等待10秒咳秉，如果此時(shí)異步方法等待1秒，新起的線程等待10秒向挖，那么輸出的值就是異步方法中的值了何之。

Main Method Is Invoking
Begin Invoke getFuntureHasReturnLambda
Thread Is Invoking 
Thread End 
Main Method End value is custome value

按順序執(zhí)行異步任務(wù)

如果有一個(gè)異步任務(wù)的完成需要依賴前一個(gè)異步任務(wù)的完成溶推，那么該如何寫呢蒜危？是調(diào)用get()方法獲得返回值以后然后再執(zhí)行嗎辐赞？這樣寫有些麻煩，CompletableFuture為我們提供了方法來完成我們想要順序執(zhí)行一些異步任務(wù)的需求新思。thenApply表牢、thenAccept、thenRun這三個(gè)方法彰导。這三個(gè)方法的區(qū)別就是。

所以一般來說thenAccept山析、thenRun這兩個(gè)方法在調(diào)用鏈的最末端使用笋轨。接下來我們用真實(shí)的例子感受一下。

//thenApply  可獲取到前一個(gè)任務(wù)的返回值,也有返回值
CompletableFuture<String> seqFutureOne = CompletableFuture.supplyAsync(()-> "seqFutureOne");
CompletableFuture<String> seqFutureTwo = seqFutureOne.thenApply(name -> name + " seqFutureTwo");
System.out.println(seqFutureTwo.get());


//thenAccept  可獲取到前一個(gè)任務(wù)的返回值,但是無返回值
CompletableFuture<Void> thenAccept = seqFutureOne
        .thenAccept(name -> System.out.println(name + "thenAccept"));
System.out.println("-------------");
System.out.println(thenAccept.get());

//thenRun 獲取不到前一個(gè)任務(wù)的返回值,也無返回值
System.out.println("-------------");
CompletableFuture<Void> thenRun = seqFutureOne.thenRun(() -> {
    System.out.println("thenRun");
});
System.out.println(thenRun.get());

返回的信息如下

seqFutureOne seqFutureTwo
seqFutureOnethenAccept
-------------
null
-------------
thenRun
null

thenApply和thenApplyAsync的區(qū)別

我們可以發(fā)現(xiàn)這三個(gè)方法都帶有一個(gè)后綴為Async的方法赊淑，例如thenApplyAsync爵政。那么帶Async的方法和不帶此后綴的方法有什么不同呢？我們就以thenApply和thenApplyAsync兩個(gè)方法進(jìn)行對比陶缺，其他的和這個(gè)一樣的钾挟。

這兩個(gè)方法區(qū)別就在于誰去執(zhí)行這個(gè)任務(wù)，如果使用thenApplyAsync饱岸，那么執(zhí)行的線程是從ForkJoinPool.commonPool()中獲取不同的線程進(jìn)行執(zhí)行掺出，如果使用thenApply，如果supplyAsync方法執(zhí)行速度特別快苫费，那么thenApply任務(wù)就是主線程進(jìn)行執(zhí)行百框，如果執(zhí)行特別慢的話就是和supplyAsync執(zhí)行線程一樣位仁。接下來我們通過例子來看一下钧嘶，使用sleep方法來反應(yīng)supplyAsync執(zhí)行速度的快慢有决。

//thenApply和thenApplyAsync的區(qū)別
System.out.println("-------------");
CompletableFuture<String> supplyAsyncWithSleep = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
    try {
        Thread.sleep(10000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return "supplyAsyncWithSleep Thread Id : " + Thread.currentThread();
});
CompletableFuture<String> thenApply = supplyAsyncWithSleep
        .thenApply(name -> name + "------thenApply Thread Id : " + Thread.currentThread());
CompletableFuture<String> thenApplyAsync = supplyAsyncWithSleep
        .thenApplyAsync(name -> name + "------thenApplyAsync Thread Id : " + Thread.currentThread());
System.out.println("Main Thread Id: "+ Thread.currentThread());
System.out.println(thenApply.get());
System.out.println(thenApplyAsync.get());
System.out.println("-------------No Sleep");
CompletableFuture<String> supplyAsyncNoSleep = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
    return "supplyAsyncNoSleep Thread Id : " + Thread.currentThread();
});
CompletableFuture<String> thenApplyNoSleep = supplyAsyncNoSleep
        .thenApply(name -> name + "------thenApply Thread Id : " + Thread.currentThread());
CompletableFuture<String> thenApplyAsyncNoSleep = supplyAsyncNoSleep
        .thenApplyAsync(name -> name + "------thenApplyAsync Thread Id : " + Thread.currentThread());
System.out.println("Main Thread Id: "+ Thread.currentThread());
System.out.println(thenApplyNoSleep.get());
System.out.println(thenApplyAsyncNoSleep.get());

我們可以看到輸出為

-------------
Main Thread Id: Thread[main,5,main]
supplyAsyncWithSleep Thread Id : Thread[ForkJoinPool.commonPool-worker-1,5,main]------thenApply Thread Id : Thread[ForkJoinPool.commonPool-worker-1,5,main]
supplyAsyncWithSleep Thread Id : Thread[ForkJoinPool.commonPool-worker-1,5,main]------thenApplyAsync Thread Id : Thread[ForkJoinPool.commonPool-worker-1,5,main]
-------------No Sleep
Main Thread Id: Thread[main,5,main]
supplyAsyncNoSleep Thread Id : Thread[ForkJoinPool.commonPool-worker-2,5,main]------thenApply Thread Id : Thread[main,5,main]
supplyAsyncNoSleep Thread Id : Thread[ForkJoinPool.commonPool-worker-2,5,main]------thenApplyAsync Thread Id : Thread[ForkJoinPool.commonPool-worker-2,5,main]

可以看到supplyAsync方法執(zhí)行速度慢的話thenApply方法執(zhí)行線程和supplyAsync執(zhí)行線程相同，如果supplyAsync方法執(zhí)行速度快的話苟呐，那么thenApply方法執(zhí)行線程和Main方法執(zhí)行線程相同。

組合CompletableFuture

將兩個(gè)CompletableFuture組合到一起有兩個(gè)方法

1. thenCompose()：當(dāng)?shù)谝粋€(gè)任務(wù)完成時(shí)才會執(zhí)行第二個(gè)操作
2. thenCombine()：兩個(gè)異步任務(wù)全部完成時(shí)才會執(zhí)行某些操作

thenCompose() 用法

我們定義兩個(gè)異步任務(wù)笆呆，假設(shè)第二個(gè)定時(shí)任務(wù)需要用到第一個(gè)定時(shí)任務(wù)的返回值。

public static CompletableFuture<String> getTastOne(){
    return CompletableFuture.supplyAsync(()-> "topOne");
}

public static CompletableFuture<String> getTastTwo(String s){
    return CompletableFuture.supplyAsync(()-> s + "  topTwo");
}

我們利用thenCompose()方法進(jìn)行編寫

CompletableFuture<String> thenComposeComplet = getTastOne().thenCompose(s -> getTastTwo(s));
System.out.println(thenComposeComplet.get());

輸出就是

topOne  topTwo

如果還記得前面的thenApply()方法的話劣坊，應(yīng)該會想這個(gè)利用thenApply()方法也是能夠?qū)崿F(xiàn)類似的功能的。

//thenApply
CompletableFuture<CompletableFuture<String>> thenApply = getTastOne()
        .thenApply(s -> getTastTwo(s));
System.out.println(thenApply.get().get());

但是我們發(fā)現(xiàn)返回值是嵌套返回的一個(gè)類型康二，而想要獲得最終的返回值需要調(diào)用兩次get()

thenCombine() 用法

例如我們此時(shí)需要計(jì)算兩個(gè)異步方法返回值的和。求和這個(gè)操作是必須是兩個(gè)異步方法得出來值的情況下才能進(jìn)行計(jì)算诫惭，因此我們可以用thenCombine()方法進(jìn)行計(jì)算夕土。

CompletableFuture<Integer> thenComposeOne = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 192);
CompletableFuture<Integer> thenComposeTwo = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 196);
CompletableFuture<Integer> thenComposeCount = thenComposeOne
        .thenCombine(thenComposeTwo, (s, y) -> s + y);
System.out.println(thenComposeCount.get());

此時(shí)thenComposeOne和thenComposeTwo都完成時(shí)才會調(diào)用傳給thenCombine方法的回調(diào)函數(shù)。

組合多個(gè)CompletableFuture

在上面我們用thenCompose()和thenCombine()兩個(gè)方法將兩個(gè)CompletableFuture組裝起來篮撑，如果我們想要將任意數(shù)量的CompletableFuture組合起來呢?可以使用下面兩個(gè)方法進(jìn)行組合。

• allOf()：等待所有CompletableFuture完后以后才會運(yùn)行回調(diào)函數(shù)
• anyOf()：只要其中一個(gè)CompletableFuture完成质欲，那么就會執(zhí)行回調(diào)函數(shù)怎憋。注意此時(shí)其他的任務(wù)也就不執(zhí)行了毕匀。

接下來演示一下兩個(gè)方法的用法

//allOf()
CompletableFuture<Integer> one = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 1);
CompletableFuture<Integer> two = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 2);
CompletableFuture<Integer> three = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 3);
CompletableFuture<Integer> four = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 4);
CompletableFuture<Integer> five = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 5);
CompletableFuture<Integer> six = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 6);

CompletableFuture<Void> voidCompletableFuture = CompletableFuture.allOf(one, two, three, four, five, six);
voidCompletableFuture.thenApply(v->{
    return Stream.of(one,two,three,four, five, six)
            .map(CompletableFuture::join)
            .collect(Collectors.toList());
}).thenAccept(System.out::println);

CompletableFuture<Void> voidCompletableFuture1 = CompletableFuture.runAsync(() -> {
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (Exception e) {

    }
    System.out.println("1");
});

我們定義了6個(gè)CompletableFuture等待所有的CompletableFuture等待所有任務(wù)完成以后然后將其值輸出。

anyOf()的用法

CompletableFuture<Void> voidCompletableFuture1 = CompletableFuture.runAsync(() -> {
try {
    Thread.sleep(1000);
} catch (Exception e) {

}
System.out.println("voidCompletableFuture1");
});

CompletableFuture<Void> voidCompletableFutur2 = CompletableFuture.runAsync(() -> {
try {
    Thread.sleep(2000);
} catch (Exception e) {

}
System.out.println("voidCompletableFutur2");
});

CompletableFuture<Void> voidCompletableFuture3 = CompletableFuture.runAsync(() -> {
try {
    Thread.sleep(3000);
} catch (Exception e) {

}
System.out.println("voidCompletableFuture3");
});

CompletableFuture<Object> objectCompletableFuture = CompletableFuture
    .anyOf(voidCompletableFuture1, voidCompletableFutur2, voidCompletableFuture3);
objectCompletableFuture.get();

這里我們定義了3個(gè)CompletableFuture進(jìn)行一些耗時(shí)的任務(wù)，此時(shí)第一個(gè)CompletableFuture會率先完成。打印結(jié)果如下土铺。

voidCompletableFuture1

異常處理

我們了解了CompletableFuture如何異步執(zhí)行究恤，如何組合不同的CompletableFuture，如何順序執(zhí)行CompletableFuture窟赏。那么接下來還有一個(gè)重要的一步涯穷，就是在執(zhí)行異步任務(wù)時(shí)發(fā)生異常的話該怎么辦。我們先寫個(gè)例子赚瘦。

CompletableFuture.supplyAsync(()->{
    //發(fā)生異常
    int i = 10/0;
    return "Success";
}).thenRun(()-> System.out.println("thenRun"))
.thenAccept(v -> System.out.println("thenAccept"));

CompletableFuture.runAsync(()-> System.out.println("CompletableFuture.runAsync"));

執(zhí)行結(jié)果為，我們發(fā)現(xiàn)只要執(zhí)行鏈中有一個(gè)發(fā)生了異常揽咕，那么接下來的鏈條也就不執(zhí)行了，但是主流程下的其他CompletableFuture還是會運(yùn)行的逗柴。

CompletableFuture.runAsync

exceptionally()

我們可以使用exceptionally進(jìn)行異常的處理

//處理異常

CompletableFuture<String> exceptionally = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    //發(fā)生異常
    int i = 10 / 0;
    return "Success";
}).exceptionally(e -> {
    System.out.println(e);
    return "Exception has Handl";
});
System.out.println(exceptionally.get());

打印如下，可以發(fā)現(xiàn)其接收值是異常信息袍睡，也能夠返回自定義返回值控淡。

java.util.concurrent.CompletionException: java.lang.ArithmeticException: / by zero
Exception has Handl

handle()

調(diào)用handle()方法也能夠捕捉到異常并且自定義返回值，他和exceptionally()方法不同一點(diǎn)是handle()方法無論發(fā)沒發(fā)生異常都會被調(diào)用涧狮。例子如下

System.out.println("-------有異常-------");
CompletableFuture.supplyAsync(()->{
    //發(fā)生異常
    int i = 10/0;
    return "Success";
}).handle((response,e)->{
    System.out.println("Exception:" + e);
    System.out.println("Response:" + response);
    return response;
});

System.out.println("-------無異常-------");
CompletableFuture.supplyAsync(()->{
    return "Sucess";
}).handle((response,e)->{
    System.out.println("Exception:" + e);
    System.out.println("Response:" + response);
    return response;
});

打印如下，我們可以看到在沒有發(fā)生異常的時(shí)候handle()方法也被調(diào)用了

-------有異常-------
Exception:java.util.concurrent.CompletionException: java.lang.ArithmeticException: / by zero
Response:null
-------無異常-------
Exception:null
Response:Sucess

源代碼地址

參考文章

• https://juejin.im/post/5adbf8226fb9a07aac240a67
• http://www.reibang.com/p/6bac52527ca4