這篇文章帶給大家的內容是關於Java8的CompletableFuture的用法介紹（附範例），有一定的參考價值，有需要的朋友可以參考一下，希望對你有幫助。
作為Java 8 Concurrency API改進而引入，本文是CompletableFuture類別的功能和用例的介紹。同時在Java 9 也有對CompletableFuture有一些改進，之後再進入講解。
Future計算
Future非同步計算很難操作，通常我們希望將任何計算邏輯視為一系列步驟。但是在非同步計算的情況下，表示為回呼的方法往往分散在程式碼中或深深地嵌套在彼此內部。但是當我們需要處理其中一個步驟中可能發生的錯誤時，情況可能會變得更複雜。
Futrue介面是Java 5中作為非同步計算而新增的，但它沒有任何方法去進行計算組合或處理可能出現的錯誤。
在Java 8中，引入了CompletableFuture類別。與Future介面一起，它也實作了CompletionStage介面。此介面定義了可與其他Future組合成非同步運算契約。
CompletableFuture同時是一個組合和一個框架，具有大約50種不同的構成，結合，執行非同步計算步驟和處理錯誤。
如此龐大的API可能會令人難以招架，下文將調一些重要的做重點介紹。
使用CompletableFuture作為Future實作
首先，CompletableFuture類別實作Future接口，因此你可以將其用作Future實現，但需要額外的完成實作邏輯。
例如，你可以使用無構參建構函式建立這類的實例，然後使用complete方法完成。消費者可以使用get方法來阻塞目前線程，直到get()結果。
在下面的範例中，我們有一個建立CompletableFuture實例的方法，然後在另一個執行緒中計算並立即傳回Future。
計算完成後，該方法透過將結果提供給完整方法來完成Future：
public Future<String> calculateAsync() throws InterruptedException {
CompletableFuture<String> completableFuture
= new CompletableFuture<>();
Executors.newCachedThreadPool().submit(() -> {
Thread.sleep(500);
completableFuture.complete("Hello");
return null;
});
return completableFuture;
}為了分離計算，我們使用了Executor API ，這種創建和完成CompletableFuture的方法可以與任何並發套件（包括原始執行緒）一起使用。
請注意，該calculateAsync方法傳回一個Future實例。
我們只是呼叫方法，接收Future實例並在我們準備阻塞結果時呼叫它的get#方法。
另請注意，get方法拋出一些已檢查的異常，即ExecutionException（封裝計算期間發生的異常）和InterruptedException （表示執行方法的執行緒被中斷的異常）：
Future<String> completableFuture = calculateAsync();
// ...
String result = completableFuture.get();
assertEquals("Hello", result);如果你已經知道計算的結果，也可以用變成同步的方式來傳回結果。
Future<String> completableFuture =
CompletableFuture.completedFuture("Hello");
// ...
String result = completableFuture.get();
assertEquals("Hello", result);作為在某些場景中，你可能想要取消Future任務的執行。
假設我們沒有找到結果並決定完全取消非同步執行任務。這可以透過Future的取消方法完成。此方法mayInterruptIfRunning，但在CompletableFuture的情況下，它沒有任何效果，因為中斷不用於控制CompletableFuture的處理。
這是非同步方法的修改版本：
public Future<String> calculateAsyncWithCancellation() throws InterruptedException {
CompletableFuture<String> completableFuture = new CompletableFuture<>();
Executors.newCachedThreadPool().submit(() -> {
Thread.sleep(500);
completableFuture.cancel(false);
return null;
});
return completableFuture;
}當我們使用Future.get()方法阻塞結果時，cancel()表示取消執行，它將拋出CancellationException：
Future<String> future = calculateAsyncWithCancellation(); future.get(); // CancellationException
API介紹
static方法說明
上面的程式碼很簡單，下面介紹幾個 static 方法，它們使用任務來實例化一個CompletableFuture 實例。
CompletableFuture.runAsync(Runnable runnable); CompletableFuture.runAsync(Runnable runnable, Executor executor); CompletableFuture.supplyAsync(Supplier<U> supplier); CompletableFuture.supplyAsync(Supplier<U> supplier, Executor executor)
runAsync 方法接收的是Runnable 的實例，但是它沒有傳回值
supplyAsync 方法是JDK8函數式接口，無參數，會傳回一個結果
#這兩個方法是executor 的升級，表示讓任務在指定的執行緒池中執行，不指定的話，通常任務是在ForkJoinPool.commonPool() 執行緒池中執行的。
supplyAsync()使用
靜態方法runAsync和supplyAsync允許我們對應地從Runnable和Supplier功能類型中建立CompletableFuture實例。
該Runnable的介面是在執行緒使用舊的接口，它不允許傳回值。
Supplier介面是一個不具有參數，並傳回參數化類型的一個值的單一方法的通用功能介面。
這允許將Supplier的實例作為lambda表達式提供，該表達式執行計算並傳回結果：
CompletableFuture<String> future
= CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");
// ...
assertEquals("Hello", future.get());thenRun()使用
在兩個任務任務A ，在任務B中，如果既不需要任務A的值也不想在任務B中引用，那麼你可以將Runnable lambda 傳遞給thenRun()方法。在下面的範例中，在呼叫future.get()方法之後，我們只需在控制台中列印一行：
範本
CompletableFuture.runAsync(() -> {}).thenRun(() -> {});
CompletableFuture.supplyAsync(() -> "resultA").thenRun(() -> {});thenRun(Runnable runnable)，任务 A 执行完执行 B，并且 B 不需要 A 的结果。thenRun(Runnable runnable)，任务 A 执行完执行 B，会返回resultA，但是 B 不需要 A 的结果。实战
CompletableFuture<String> completableFuture
= CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");
CompletableFuture<Void> future = completableFuture
.thenRun(() -> System.out.println("Computation finished."));
future.get();thenAccept()使用
在两个任务任务A，任务B中，如果你不需要在Future中有返回值，则可以用 thenAccept方法接收将计算结果传递给它。最后的future.get（）调用返回Void类型的实例。
模板
CompletableFuture.runAsync(() -> {}).thenAccept(resultA -> {});
CompletableFuture.supplyAsync(() -> "resultA").thenAccept(resultA -> {});第一行中，runAsync不会有返回值，第二个方法thenAccept，接收到的resultA值为null，同时任务B也不会有返回结果
第二行中，supplyAsync有返回值，同时任务B不会有返回结果。
实战
CompletableFuture<String> completableFuture
= CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");
CompletableFuture<Void> future = completableFuture
.thenAccept(s -> System.out.println("Computation returned: " + s));
future.get();thenApply()使用
在两个任务任务A，任务B中，任务B想要任务A计算的结果，可以用thenApply方法来接受一个函数实例，用它来处理结果，并返回一个Future函数的返回值：
模板
CompletableFuture.runAsync(() -> {}).thenApply(resultA -> "resultB");
CompletableFuture.supplyAsync(() -> "resultA").thenApply(resultA -> resultA + " resultB");实战
CompletableFuture<String> completableFuture
= CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");
CompletableFuture<String> future = completableFuture
.thenApply(s -> s + " World");
assertEquals("Hello World", future.get());当然，多个任务的情况下，如果任务 B 后面还有任务 C，往下继续调用 .thenXxx() 即可。
thenCompose()使用
接下来会有一个很有趣的设计模式；
CompletableFuture API 的最佳场景是能够在一系列计算步骤中组合CompletableFuture实例。
这种组合结果本身就是CompletableFuture，允许进一步再续组合。这种方法在函数式语言中无处不在，通常被称为monadic设计模式。
简单说，Monad就是一种设计模式，表示将一个运算过程，通过函数拆解成互相连接的多个步骤。你只要提供下一步运算所需的函数，整个运算就会自动进行下去。
在下面的示例中，我们使用thenCompose方法按顺序组合两个Futures。
请注意，此方法采用返回CompletableFuture实例的函数。该函数的参数是先前计算步骤的结果。这允许我们在下一个CompletableFuture的lambda中使用这个值：
CompletableFuture<String> completableFuture
= CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello")
.thenCompose(s -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> s + " World"));
assertEquals("Hello World", completableFuture.get());该thenCompose方法连同thenApply一样实现了结果的合并计算。但是他们的内部形式是不一样的，它们与Java 8中可用的Stream和Optional类的map和flatMap方法是有着类似的设计思路在里面的。
两个方法都接收一个CompletableFuture并将其应用于计算结果，但thenCompose（flatMap）方法接收一个函数，该函数返回相同类型的另一个CompletableFuture对象。此功能结构允许将这些类的实例继续进行组合计算。
thenCombine()
取两个任务的结果
如果要执行两个独立的任务，并对其结果执行某些操作，可以用Future的thenCombine方法：
模板
CompletableFuture<String> cfA = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "resultA");
CompletableFuture<String> cfB = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "resultB");
cfA.thenAcceptBoth(cfB, (resultA, resultB) -> {});
cfA.thenCombine(cfB, (resultA, resultB) -> "result A + B");实战
CompletableFuture<String> completableFuture
= CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello")
.thenCombine(CompletableFuture.supplyAsync(
() -> " World"), (s1, s2) -> s1 + s2));
assertEquals("Hello World", completableFuture.get());更简单的情况是，当你想要使用两个Future结果时，但不需要将任何结果值进行返回时，可以用thenAcceptBoth，它表示后续的处理不需要返回值，而 thenCombine 表示需要返回值：
CompletableFuture future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello") .thenAcceptBoth(CompletableFuture.supplyAsync(() -> " World"), (s1, s2) -> System.out.println(s1 + s2));
thenApply()和thenCompose()之间的区别
在前面的部分中，我们展示了关于thenApply()和thenCompose()的示例。这两个API都是使用的CompletableFuture调用，但这两个API的使用是不同的。
thenApply()
此方法用于处理先前调用的结果。但是，要记住的一个关键点是返回类型是转换泛型中的类型，是同一个CompletableFuture。
因此，当我们想要转换CompletableFuture 调用的结果时，效果是这样的 ：
CompletableFuture<Integer> finalResult = compute().thenApply(s-> s + 1);
thenCompose()
该thenCompose()方法类似于thenApply()在都返回一个新的计算结果。但是，thenCompose()使用前一个Future作为参数。它会直接使结果变新的Future，而不是我们在thenApply()中到的嵌套Future，而是用来连接两个CompletableFuture，是生成一个新的CompletableFuture：
CompletableFuture<Integer> computeAnother(Integer i){
return CompletableFuture.supplyAsync(() -> 10 + i);
}
CompletableFuture<Integer> finalResult = compute().thenCompose(this::computeAnother);因此，如果想要继续嵌套链接CompletableFuture 方法，那么最好使用thenCompose()。
并行运行多个任务
当我们需要并行执行多个任务时，我们通常希望等待所有它们执行，然后处理它们的组合结果。
该CompletableFuture.allOf静态方法允许等待所有的完成任务：
API
public static CompletableFuture<Void> allOf(CompletableFuture<?>... cfs){...}实战
CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello"); CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Beautiful"); CompletableFuture<String> future3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "World"); CompletableFuture<Void> combinedFuture = CompletableFuture.allOf(future1, future2, future3); // ... combinedFuture.get(); assertTrue(future1.isDone()); assertTrue(future2.isDone()); assertTrue(future3.isDone());
请注意，CompletableFuture.allOf()的返回类型是CompletableFuture
String combined = Stream.of(future1, future2, future3)
.map(CompletableFuture::join)
.collect(Collectors.joining(" "));
assertEquals("Hello Beautiful World", combined);CompletableFuture 提供了 join() 方法，它的功能和 get() 方法是一样的，都是阻塞获取值，它们的区别在于 join() 抛出的是 unchecked Exception。这使得它可以在Stream.map（）方法中用作方法引用。
异常处理
说到这里，我们顺便来说下 CompletableFuture 的异常处理。这里我们要介绍两个方法：
public CompletableFuture<T> exceptionally(Function<Throwable, ? extends T> fn); public <U> CompletionStage<U> handle(BiFunction<? super T, Throwable, ? extends U> fn);
看下代码
CompletableFuture.supplyAsync(() -> "resultA") .thenApply(resultA -> resultA + " resultB") .thenApply(resultB -> resultB + " resultC") .thenApply(resultC -> resultC + " resultD");
上面的代码中，任务 A、B、C、D 依次执行，如果任务 A 抛出异常（当然上面的代码不会抛出异常），那么后面的任务都得不到执行。如果任务 C 抛出异常，那么任务 D 得不到执行。
那么我们怎么处理异常呢？看下面的代码，我们在任务 A 中抛出异常，并对其进行处理：
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
throw new RuntimeException();
})
.exceptionally(ex -> "errorResultA")
.thenApply(resultA -> resultA + " resultB")
.thenApply(resultB -> resultB + " resultC")
.thenApply(resultC -> resultC + " resultD");
System.out.println(future.join());上面的代码中，任务 A 抛出异常，然后通过 .exceptionally() 方法处理了异常，并返回新的结果，这个新的结果将传递给任务 B。所以最终的输出结果是：
errorResultA resultB resultC resultD
String name = null;
// ...
CompletableFuture<String> completableFuture
= CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
if (name == null) {
throw new RuntimeException("Computation error!");
}
return "Hello, " + name;
})}).handle((s, t) -> s != null ? s : "Hello, Stranger!");
assertEquals("Hello, Stranger!", completableFuture.get());当然，它们也可以都为 null，因为如果它作用的那个 CompletableFuture 实例没有返回值的时候，s 就是 null。
Async后缀方法
CompletableFuture类中的API的大多数方法都有两个带有Async后缀的附加修饰。这些方法表示用于异步线程。
没有Async后缀的方法使用调用线程运行下一个执行线程阶段。不带Async方法使用ForkJoinPool.commonPool()线程池的fork / join实现运算任务。带有Async方法使用传递式的Executor任务去运行。
下面附带一个案例，可以看到有thenApplyAsync方法。在程序内部，线程被包装到ForkJoinTask实例中。这样可以进一步并行化你的计算并更有效地使用系统资源。
CompletableFuture<String> completableFuture
= CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");
CompletableFuture<String> future = completableFuture
.thenApplyAsync(s -> s + " World");
assertEquals("Hello World", future.get());JDK 9 CompletableFuture API
在Java 9中， CompletableFuture API通过以下更改得到了进一步增强：
引入了新的实例API：
还有一些静态实用方法：
最后，为了解决超时问题，Java 9又引入了两个新功能：
结论
在本文中，我们描述了CompletableFuture类的方法和典型用例。
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