Java8新特性整理之CompletableFuture:组合式、异步编程(七)

2024-06-16 05:58

本文主要是介绍Java8新特性整理之CompletableFuture:组合式、异步编程(七),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

使用CompletableFuture构建异步应用

Future 接口的局限性

Future接口可以构建异步应用,但依然有其局限性。它很难直接表述多个Future 结果之间的依赖性。实际开发中,我们经常需要达成以下目的:

  • 将两个异步计算合并为一个——这两个异步计算之间相互独立,同时第二个又依赖于第一个的结果。
  • 等待 Future 集合中的所有任务都完成。
  • 仅等待 Future集合中最快结束的任务完成(有可能因为它们试图通过不同的方式计算同一个值),并返回它的结果。
  • 通过编程方式完成一个Future任务的执行(即以手工设定异步操作结果的方式)。
  • 应对 Future 的完成事件(即当 Future 的完成事件发生时会收到通知,并能使用 Future 计算的结果进行下一步的操作,不只是简单地阻塞等待操作的结果)

新的CompletableFuture类将使得这些成为可能。

CompletableFuture

JDK1.8才新加入的一个实现类CompletableFuture,实现了Future<T>, CompletionStage<T>两个接口。

当一个Future可能需要显示地完成时,使用CompletionStage接口去支持完成时触发的函数和操作。

当两个及以上线程同时尝试完成、异常完成、取消一个CompletableFuture时,只有一个能成功。

CompletableFuture实现了CompletionStage接口的如下策略:

  1. 为了完成当前的CompletableFuture接口或者其他完成方法的回调函数的线程,提供了非异步的完成操作。

  2. 没有显式入参Executor的所有async方法都使用ForkJoinPool.commonPool()为了简化监视、调试和跟踪,所有生成的异步任务都是标记接口AsynchronousCompletionTask的实例。

  3. 所有的CompletionStage方法都是独立于其他共有方法实现的,因此一个方法的行为不会受到子类中其他方法的覆盖。

CompletableFuture实现了Future接口的如下策略:

  1. CompletableFuture无法直接控制完成,所以cancel操作被视为是另一种异常完成形式。方法isCompletedExceptionally可以用来确定一个CompletableFuture是否以任何异常的方式完成。

  2. 以一个CompletionException为例,方法get()get(long,TimeUnit)抛出一个ExecutionException,对应CompletionException。为了在大多数上下文中简化用法,这个类还定义了方法join()getNow,而不是直接在这些情况中直接抛出CompletionException

CompletableFuture中4个异步执行任务静态方法:

public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier) {return asyncSupplyStage(asyncPool, supplier);}public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier,Executor executor) {return asyncSupplyStage(screenExecutor(executor), supplier);
}public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable) {return asyncRunStage(asyncPool, runnable);
}public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable, Executor executor) {return asyncRunStage(screenExecutor(executor), runnable);
}

其中supplyAsync用于有返回值的任务,runAsync则用于没有返回值的任务。Executor参数可以手动指定线程池,否则默认ForkJoinPool.commonPool()系统级公共线程池,
注意:这些线程都是Daemon线程,主线程结束Daemon线程不结束,只有JVM关闭时,生命周期终止

异常处理

CompletableFuture实现了Future接口,因此你可以像Future那样使用它。

其次,CompletableFuture并非一定要交给线程池执行才能实现异步,你可以像下面这样实现异步运行:

@Test
public void test1() throws ExecutionException, InterruptedException {CompletableFuture<String> completableFuture = new CompletableFuture<>();new Thread(() -> {// 模拟执行耗时任务System.out.println("task doing...");try {Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}// 告诉completableFuture任务已经完成completableFuture.complete("ok");}).start();// 获取任务结果,如果没有完成会一直阻塞等待String result = completableFuture.get();System.out.println("计算结果:" + result);
}

如果没有意外,上面发的代码工作得很正常。但是,如果任务执行过程中产生了异常会怎样呢?

非常不幸,这种情况下你会得到一个相当糟糕的结果:异常会被限制在执行任务的线程的范围内,最终会杀死该线程,而这会导致等待get方法返回结果的线程永久地被阻塞。

客户端可以使用重载版本的get 方法,它使用一个超时参数来避免发生这样的情况。这是一种值得推荐的做法,你应该尽量在你的代码中添加超时判断的逻辑,避免发生类似的问题。

使用这种方法至少能防止程序永久地等待下去,超时发生时,程序会得到通知发生了TimeoutException 。不过,也因为如此,你不能确定执行任务的线程内到底发生了什么问题。

为了能获取任务线程内发生的异常,你需要使用
CompletableFuture的completeExceptionally方法将导致CompletableFuture内发生问题的异常抛出。这样,当执行任务发生异常时,调用get()方法的线程将会收到一个 ExecutionException异常,该异常接收了一个包含失败原因的Exception 参数。

@Test
public void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {CompletableFuture<String> completableFuture = new CompletableFuture<>();new Thread(() -> {// 模拟执行耗时任务System.out.println("task doing...");try {Thread.sleep(3000);int i = 1/0;} catch (Exception e) {// 告诉completableFuture任务发生异常了completableFuture.completeExceptionally(e);}// 告诉completableFuture任务已经完成completableFuture.complete("ok");}).start();// 获取任务结果,如果没有完成会一直阻塞等待String result = completableFuture.get();System.out.println("计算结果:" + result);
}

举个栗子

JDK CompletableFuture 自带多任务组合方法allOf和anyOf

allOf是等待所有任务完成,构造后CompletableFuture完成

anyOf是只要有一个任务完成,构造后CompletableFuture就完成

其它方法的中文解释查看此文☞ https://www.jianshu.com/p/6f3ee90ab7d3

public class CompletableFutureDemo {@Testpublic void test1(){long start = System.currentTimeMillis();// 结果集List<String> list = new ArrayList<>();ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);List<Integer> taskList = Arrays.asList(2, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);// 全流式处理转换成CompletableFuture[]+组装成一个无返回值CompletableFuture,join等待执行完毕。返回结果whenComplete获取CompletableFuture[] cfs = taskList.stream().map(integer -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> calc(integer), executorService).thenApply(h->Integer.toString(h)).whenComplete((s, e) -> {System.out.println("任务"+s+"完成!result="+s+",异常 e="+e+","+new Date());list.add(s);})).toArray(CompletableFuture[]::new);// 封装后无返回值,必须自己whenComplete()获取CompletableFuture.allOf(cfs).join();System.out.println("list="+list+",耗时="+(System.currentTimeMillis()-start));}public int calc(Integer i) {try {if (i == 1) {Thread.sleep(3000);//任务1耗时3秒} else if (i == 5) {Thread.sleep(5000);//任务5耗时5秒} else {Thread.sleep(1000);//其它任务耗时1秒}System.out.println("task线程:" + Thread.currentThread().getName()+ "任务i=" + i + ",完成!+" + new Date());} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}return i;}
}

常用多线程并发,取结果归集的几种实现方案

描述FutureFutureTaskCompletionServiceCompletableFuture
原理Future接口接口RunnableFuture的唯一实现类,RunnableFuture接口继承自Future+Runnable内部通过阻塞队列+FutureTask接口JDK8实现了Future, CompletionStage两个接口
多任务并发执行支持支持支持支持
获取任务结果的顺序按照提交顺序获取结果未知支持任务完成的先后顺序支持任务完成的先后顺序
异常捕捉自己捕捉自己捕捉自己捕捉原生API支持,返回每个任务的异常
建议CPU高速轮询,耗资源,可以使用,但不推荐功能不对口,并发任务这一块多套一层,不推荐使用推荐使用,没有JDK8CompletableFuture之前最好的方案,没有质疑API极端丰富,配合流式编程,速度飞起,推荐使用!

上表来源:https://www.cnblogs.com/dennyzhangdd/p/7010972.html

参考:

https://www.jianshu.com/p/4897ccdcb278

https://www.cnblogs.com/dennyzhangdd/p/7010972.html

这篇关于Java8新特性整理之CompletableFuture:组合式、异步编程(七)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1065641

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