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Java多线程工具CompletableFuture怎么使用

前言Future的问题写多线程程序的时候,可以使用Future从一个异步线程中拿到结果,但是如果使用过程中会发现一些问题:如果想要对Future的结果做进一步的操作,需要阻塞当前线程多个Future不能被链式的执行,每个Future的结果都是独立的,期望对一个Future的结果做另外一件异步的事情;没有异常处理策略,如果Future执行失败了,需要手动捕捉CompletableFuture应运而生为了解决Future问题,JDK在1.8的时候给我们提供了一个好用的工具类CompletableFuture;

本文目录

      前言

      Future的问题

      写多线程程序的时候,可以使用Future从一个异步线程中拿到结果,但是如果使用过程中会发现一些问题:

      • 如果想要对Future的结果做进一步的操作,需要阻塞当前线程

      • 多个Future不能被链式的执行,每个Future的结果都是独立的,期望对一个Future的结果做另外一件异步的事情;

      • 没有异常处理策略,如果Future执行失败了,需要手动捕捉

      CompletableFuture应运而生

      为了解决Future问题,JDK在1.8的时候给我们提供了一个好用的工具类CompletableFuture;

      它实现了Future和CompletionStage接口,针对Future的不足之处给出了相应的处理方式。

      • 在异步线程执行结束后可以自动回调我们新的处理逻辑,无需阻塞

      • 可以对多个异步任务进行编排,组合或者排序

      • 异常处理

      CompletableFuture的核心思想是将每个异步任务都可以看做一个步骤(CompletionStage),然后其他的异步任务可以根据这个步骤做一些想做的事情。

      CompletionStage定义了许多步骤处理的方法,功能非常强大,这里就只列一下日常中常用到的一些方法供大家参考。

      使用方式

      基本使用-提交异步任务

      简单的使用方式

      异步执行,无需结果:

      // 可以执行Executors异步执行,如果不指定,默认使用ForkJoinPool
      CompletableFuture.runAsync(() -> System.out.println("Hello CompletableFuture!"));

      异步执行,同时返回结果:

      // 同样可以指定线程池
      CompletableFuture stringCompletableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello CompletableFuture!");
      System.out.println(stringCompletableFuture.get());

      处理上个异步任务结果

      • thenRun: 不需要上一步的结果,直接直接新的操作

      • thenAccept:获取上一步异步处理的内容,进行新的操作

      • thenApply: 获取上一步的内容,然后产生新的内容

      所有加上Async后缀的,代表新的处理操作仍然是异步的。Async的操作都可以指定Executors进行处理

      Java多线程工具CompletableFuture怎么使用

      // Demo
             CompletableFuture
                      .supplyAsync(() -> "Hello CompletableFuture!")
                      // 针对上一步的结果做处理,产生新的结果
                      .thenApplyAsync(s -> s.toUpperCase())
                      // 针对上一步的结果做处理,不返回结果
                      .thenAcceptAsync(s -> System.out.println(s))
                      // 不需要上一步返回的结果,直接进行操作
                      .thenRunAsync(() -> System.out.println("end"));
              ;

      对两个结果进行选用-acceptEither

      当我们有两个回调在处理的时候,任何完成都可以使用,两者结果没有关系,那么使用acceptEither。

      两个异步线程谁先执行完成,用谁的结果,其余类型的方法也是如此。

      Java多线程工具CompletableFuture怎么使用

      Java多线程工具CompletableFuture怎么使用

      // 返回abc
      CompletableFuture
                      .supplyAsync(() -> {
                          SleepUtils.sleep(100);
                          return "Hello CompletableFuture!";
                      })
                      .acceptEither(CompletableFuture.supplyAsync(() -> "abc"), new Consumer() {
                          @Override
                          public void accept(String s) {
                              System.out.println(s);
                          }
                      });
      // 返回Hello CompletableFuture!       
      CompletableFuture
                      .supplyAsync(() -> "Hello CompletableFuture!")
                      .acceptEither(CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                          SleepUtils.sleep(100);
                          return "abc";
                      }), new Consumer() {
                          @Override
                          public void accept(String s) {
                              System.out.println(s);
                          }
                      });

      对两个结果进行合并-thenCombine, thenAcceptBoth

      thenCombine

      当我们有两个CompletionStage时,需要对两个的结果进行整合处理,然后计算得出一个新的结果。

      • thenCompose是对上一个CompletionStage的结果进行处理,返回结果,并且返回类型必须是CompletionStage。

      • thenCombine是得到第一个CompletionStage的结果,然后拿到当前的CompletionStage,两者的结果进行处理。

              CompletableFuture heightAsync = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 172);
      
              CompletableFuture weightAsync = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 65)
                      .thenCombine(heightAsync, new BiFunction() {
                          @Override
                          public Double apply(Integer wight, Integer height) {
                              return wight * 10000.0 / (height * height);
                          }
                      })
                      ;

      thenAcceptBoth

      需要两个异步CompletableFuture的结果,两者都完成的时候,才进入thenAcceptBoth回调。

      Java多线程工具CompletableFuture怎么使用

      Java多线程工具CompletableFuture怎么使用

      // thenAcceptBoth案例:
              CompletableFuture
                      .supplyAsync(() -> "Hello CompletableFuture!")
                      .thenAcceptBoth(CompletableFuture.supplyAsync(() -> "abc"), new BiConsumer() {
                      		// 参数一为我们刚开始运行时的CompletableStage,新传入的作为第二个参数
                          @Override
                          public void accept(String s, String s2) {
                              System.out.println("param1=" + s + ", param2=" + s2);
                          }
                      });
      // 结果:param1=Hello CompletableFuture!, param2=abc

      异常处理

      当我们使用CompleteFuture进行链式调用的时候,多个异步回调中,如果有一个执行出现问题,那么接下来的回调都会停止,所以需要一种异常处理策略。

      exceptionally

      exceptionally是当出现错误时,给我们机会进行恢复,自定义返回内容。

              CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                  throw new RuntimeException("发生错误");
              }).exceptionally(throwable -> {
                  log.error("调用错误 {}", throwable.getMessage(), throwable);
                  return "异常处理内容";
              });

      handle

      exceptionally是只有发生异常时才会执行,而handle则是不管是否发生错误都会执行。

      CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
          return "abc";
      })
      .handle((r,err) -> {
          log.error("调用错误 {}", err.getMessage(), err);
          // 对结果做额外的处理
          return r;
      })
      ;

      案例

      大量用户发送短信|消息

      需求为对某个表中特定条件的用户进行短信通知,但是短信用户有成百上千万,如果使用单线程读取效率会很慢。这个时候可以考虑使用多线程的方式进行读取;

      1、将读取任务拆分为多个不同的子任务,指定读取的偏移量和个数

        // 假设有500万条记录
              long recordCount = 500 * 10000;
              int subTaskRecordCount = 10000;
              // 对记录进行分片
              List subTaskList = new LinkedList<>();
              for (int i = 0; i < recordCount / 500; i++) {
                  // 如果子任务结构复杂,建议使用对象
                  HashMap subTask = new HashMap<>();
                  subTask.put("index", i);
                  subTask.put("offset", i * subTaskRecordCount);
                  subTask.put("count", subTaskRecordCount);
                  subTaskList.add(subTask);
              }

      2、使用多线程进行批量读取

        // 进行subTask批量处理,拆分为不同的任务
              subTaskList.stream()
                      .map(subTask -> CompletableFuture.runAsync(()->{
                          // 读取数据,然后处理
                          // dataTunel.read(subTask);
                      },excuturs))   // 使用应用的通用任务线程池
                      .map(c -> ((CompletableFuture) c).join());

      3、进行业务逻辑处理,或者直接在读取完进行业务逻辑处理也是可以;

      并发获取商品不同信息

      在系统拆分比较细的时候,价格,优惠券,库存,商品详情等信息分散在不同的系统中,有时候需要同时获取商品的所有信息, 有时候可能只需要获取商品的部分信息。

      当然问题点在于要调用多个不同的系统,需要将RT降低下来,那么需要进行并发调用;

           List taskList = new ArrayList<>();
              List result = taskList.stream()
                      .map(task -> CompletableFuture.supplyAsync(()->{
      //                    handlerMap.get(task).query();
                          return "";
                      }, executorService))
                      .map(c -> c.join())
                      .collect(Collectors.toList());

      问题

      thenRun和thenRunAsync有什么区别

      • 如果不使用传入的线程池,大家用默认的线程池ForkJoinPool

      • thenRun用的默认和上一个任务使用相同的线程池

      • thenRunAsync在执行新的任务的时候可以接受传入一个新的线程池,使用新的线程池执行任务;

      handle和exceptional有什么区别

      exceptionally是只有发生异常时才会执行,而handle则是不管是否发生错误都会执行。

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