今天給大家介紹一個非常有意思的Java編程中的奇淫巧技——用CompletableFuture來做異步編程。

先說一下異步編程是啥，以及一般都是什么時候用他們。

其實大家比較常規習慣的都是用springboot+ssm+springcloud alibaba技術體系去開發一些web系統，然后里面填充各種crud代碼，相信看這篇文章的朋友應該都差不多，畢竟天下苦crud久已，進軟件開發行業之前覺得很高大上，進來以后發現技術都熟悉的差不多了，更多的都是在干crud。

那其實在這種常規性的crud類的系統和技術體系下，一般我們都不需要去做什么并發編程、異步編程之類的，因為一般系統原理都是springboot拉起來一個內嵌的web server，比如tomcat，然后對外接http請求，多線程并發處理請求，每個線程都是調用你的controller、service、dao和sql語句，是不是？

而且其實大家平時用spring的話，所有的spring bean都是做成單例的，而且單例一般都是無狀態的，就是大家不會在內存里放什么數據，也就避免了多線程并發的安全問題，然后我們平時也就不用在crud系統里關注多線程問題了。

所以其實我們寫的代碼都是順序流的模式，來一個請求，各種業務邏輯處理，調用service，dao，執行各種sql語句，然后最后都是面向數據庫做增刪改查，所以根本沒機會也不需要使用并發編程和異步編程。

當然這種模式在crud業務類系統里還是不錯的，畢竟方便，寫業務就可以了，不要去關注復雜的多線程并發和異步化的問題。

所以并發編程和異步編程指的是什么呢？并發編程其實是指比如你寫了一個系統，你的系統代碼里不是執行那種crud順序流代碼，而是自己搞一個class，繼承Thread，自己實現一個線程類，然后你的系統代碼里拿到一個請求不是直接去crud，而是啟動一個Thread線程去并發運行起來，這個線程不就會異步的去執行一些操作了。

雖然大家一般真的很少在業務系統里用這種并發編程和異步編程的模式，但是代碼里確實是可以這么玩的。

好，那一般什么時候需要在代碼里開一些線程去并發運行，異步化的運行呢？不幸的消息是，crud系統真的很少用，一般其實都是中間件類的系統會大量的運用并發編程的知識，各種請求都是異步化的執行，比如說大家可以去看看rocketmq、elasticsearch這一類中間件的源碼，他們會經常用到。

或者說大家在自己公司里研發一些非crud類的系統，比如說一些公司內自研的一些底層系統，基礎系統，中間件系統，其實也會經常用到并發編程，也就是異步編程的模式，那如果大家未來有可能用到異步編程的話，建議還是來了解一下今天的知識點，因為傳統的異步編程其實控制你開的那個線程其實真的很麻煩。

但是用了CompletableFuture之后，對你開出來的多線程并發任務，你其實是可以很好的去控制他們的，一起開始今天的旅程吧。

在Java的世界里，處理異步和多線程任務一直是個讓人頭疼的問題。傳統的線程創建和管理方式，不僅代碼繁瑣，還容易出錯。但是，自從Java 8推出了CompletableFuture這個神器，一切都變得不一樣了。它以一種極其優雅的方式，解決了異步編程的諸多痛點。今天，咱們就來聊聊這個CompletableFuture，看看它到底是如何讓異步多線程編程變得如此優雅的。

一、異步編程的痛點

在CompletableFuture出現之前，Java的異步編程主要有兩種方式：通過Future接口和實現Callable接口。但是，這兩種方式都存在一些問題。

1、阻塞和輪詢：使用Future.get()方法獲取異步結果時，如果結果還沒有準備好，當前線程會被阻塞。為了避免阻塞，我們通常會使用輪詢的方式檢查結果是否準備好，但這種方式會浪費CPU資源。

2、無法組合多個異步任務：在實際開發中，我們經常需要組合多個異步任務的結果。但是，使用傳統的Future和Callable，很難實現復雜的異步任務組合邏輯。

3、異常處理不便：當異步任務出現異常時，傳統的處理方式是通過Future.get()方法捕獲異常，但這種方式不夠靈活，也不便于異步任務的錯誤恢復。

二、CompletableFuture的優雅之處

CompletableFuture是Java 8引入的一個新的異步編程工具，它解決了傳統異步編程方式的諸多痛點，讓異步多線程編程變得更加優雅和便捷。

1、非阻塞的異步結果獲取：CompletableFuture提供了非阻塞的異步結果獲取方式。你可以通過thenApply、thenAccept、thenRun等方法，在異步任務完成時執行特定的操作，而無需阻塞當前線程。

2、靈活的異步任務組合：CompletableFuture提供了豐富的API，支持多種異步任務的組合方式。你可以使用thenCombine、thenAcceptBoth、runAfterBoth等方法，將兩個異步任務的結果進行組合；或者使用allOf、anyOf等方法，等待多個異步任務完成。

3、便捷的異常處理：CompletableFuture提供了exceptionally方法，用于處理異步任務中出現的異常。你可以在這個方法中定義異常的處理邏輯，使得異步任務的錯誤恢復變得更加便捷。

4、鏈式調用和流式處理：CompletableFuture的方法調用支持鏈式操作，你可以將多個異步任務串聯起來，形成一個處理流程。這種鏈式調用和流式處理的方式，使得異步編程的代碼更加簡潔和易讀。

三、CompletableFuture的使用示例

下面，我們通過一些具體的示例，來看看CompletableFuture是如何優雅地解決異步多線程編程的問題的。

示例1：異步執行任務并獲取結果

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {  
   // 模擬異步任務  
   try {  
       Thread.sleep(1000);  
  } catch (InterruptedException e) {  
       e.printStackTrace();  
  }  
   return "Hello, CompletableFuture!";  
});  
 
// 非阻塞方式獲取結果  
future.thenAccept(System.out::println);

在這個示例中，我們使用supplyAsync方法異步執行了一個任務，并返回了一個CompletableFuture對象。然后，我們使用thenAccept方法，在異步任務完成時打印結果。這種方式避免了阻塞和輪詢，使得代碼更加簡潔和高效。

示例2：組合多個異步任務的結果

CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");  
CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "World");  
 
future1.thenCombine(future2, (result1, result2) -> result1 + " " + result2)  
      .thenAccept(System.out::println);

在這個示例中，我們使用thenCombine方法將兩個異步任務的結果進行了組合。當兩個異步任務都完成時，它們的結果會被拼接成一個新的字符串，并打印出來。這種方式使得異步任務的組合變得更加靈活和便捷。

示例3：處理異步任務中的異常

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {  
   if (true) { // 假設這里有個條件判斷，滿足時拋出異常  
       throw new RuntimeException("Oops!");  
  }  
   return "Normal result";  
});  
 
future.exceptionally(ex -> "Fallback result")  
    .thenAccept(System.out::println);

在這個示例中，我們使用exceptionally方法處理了異步任務中出現的異常。當異步任務拋出異常時，我們會返回一個備用結果，并打印出來。這種方式使得異步任務的錯誤恢復變得更加容易和可控。

四、CompletableFuture的高級特性

除了上述的基本用法外，CompletableFuture還提供了一些高級特性，進一步增強了其異步編程的能力。

1、自定義線程池：默認情況下，CompletableFuture會使用ForkJoinPool.commonPool()作為線程池來執行異步任務。但是，你也可以通過supplyAsync、runAsync等方法的重載版本，自定義線程池來執行異步任務。

2、完成時的回調：CompletableFuture提供了whenComplete、whenCompleteAsync等方法，允許你在異步任務完成時執行特定的回調操作。這些回調操作可以處理正常結果，也可以處理異常情況。

3、結果計算完成時的通知：CompletableFuture還提供了thenRun方法，允許你在異步任務的結果計算完成時執行特定的操作。這個方法不關心異步任務的結果，只關心任務是否完成。

4、等待多個異步任務完成：CompletableFuture提供了allOf、anyOf等靜態方法，用于等待多個異步任務完成。allOf會等待所有任務完成，而anyOf則只等待其中一個任務完成。

五、總結

CompletableFuture是Java 8引入的一個強大的異步編程工具，它以一種極其優雅的方式解決了傳統異步編程方式的諸多痛點。通過使用CompletableFuture，我們可以更加便捷地實現異步多線程編程，提高代碼的可讀性和可維護性。同時，CompletableFuture還提供了豐富的高級特性，進一步增強了其異步編程的能力。因此，如果你還在為異步多線程編程而苦惱，不妨嘗試一下CompletableFuture，相信它會給你帶來全新的編程體驗。