CompletableFuture 是Java 8中引入的并发编程的一个工具，用于异步执行任务、处理异步执行的结果、以及组合多个异步操作。CompletableFuture提供了一种无阻塞的编程模型，可以很好地处理基于事件的程序逻辑。它提供了异常管理的机制、可以连接多个阶段的任务、并且拥有丰富的API来控制和管理未来的结果。
例如，在异步API调用中，你可能希望在操作完成时执行某个动作，无需等待操作结果。CompletableFuture通过类似编程模式简化了这样的操作，让你能够向未来的某个时刻安排代码的执行，一旦完成，就自然地获取结果，无需阻塞当前线程。
一、创建CompletableFuture
要使用CompletableFuture，首先需要创建一个CompletableFuture实例。它可以通过多种方式创建：
- 手动创建一个未完成的实例，并在将来的某个时间点完成它。
- 使用工厂方法创建一个已经自动执行的异步任务。
手动创建CompletableFuture
CompletableFuture<String> future = new CompletableFuture<>();
在这之后，您可以在任务逻辑完成后手动调用complete方法来完成这个Future。
使用工厂方法
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Result");
工厂方法supplyAsync会异步地执行传入的Supplier函数式接口，并返回一个包含结果的CompletableFuture。
二、异步执行任务
CompletableFuture允许你异步地执行任务，这意味着主线程可以继续执行其他任务，而不用等待异步任务的结果。
异步运行代码块
CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
// 长时间运行的异步任务
});
runAsync方法没有返回值，它接受一个Runnable接口，代表不需要返回结果的异步操作。
异步运算并返回结果
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
return "Result of Asynchronous Computation";
});
与runAsync不同，supplyAsync可以返回计算结果。
三、结果的处理与转化
获取到异步操作的结果后，还可能需要对结果进行处理或转换。
处理结果
future.thenAccept(result -> System.out.println("Result: " + result));
thenAccept消费了CompletableFuture的结果，并进行了处理。
转化结果
CompletableFuture<Integer> converted = future.thenApply(String::length);
thenApply函数可以将结果转换成另一种类型，并返回一个包含转换结果的CompletableFuture。
四、组合多个异步操作
在现实世界的应用程序中，经常需要处理多个依赖或者相互独立的异步操作。
组合依赖的异步操作
future.thenCompose(result -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Processed: " + result));
thenCompose方法允许你将两个异步操作串行化。
合并独立的异步操作
CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");
CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "World");
future1.thenCombine(future2, (result1, result2) -> result1 + " " + result2)
.thenAccept(System.out::println);
thenCombine方法将两个独立的Future的结果合并处理。
五、异常处理
在异步编程中，处理异常是一大挑战，CompletableFuture 提供了一套异常处理的机制。
处理异常
future.exceptionally(ex -> "Error occurred: " + ex.getMessage())
.thenAccept(System.out::println);
exceptionally函数对异常情况下的结果进行处理。
明确的异常处理
future.handle((result, ex) -> {
if (ex != null) {
return "Error occurred: " + ex.getMessage();
}
return result;
}).thenAccept(System.out::println);
handle是一个更通用的方法，它可以同时处理正常的计算结果和异常的情况。
相关问答FAQs：
1. 什么是CompletableFuture？
CompletableFuture是Java 8及其以后版本中引入的一个类，它提供了一种简洁而强大的方式来处理异步编程。CompletableFuture可以让我们更轻松地编写并发和异步代码，从而提高程序的性能和响应能力。
2. 如何创建CompletableFuture对象？
我们可以使用CompletableFuture的静态工厂方法来创建CompletableFuture对象。比如，可以使用CompletableFuture.supplyAsync()方法来创建一个异步执行的CompletableFuture对象，该对象会在后台执行某个操作。我们还可以使用CompletableFuture.runAsync()方法来创建一个异步执行的CompletableFuture对象，用于执行没有返回值的操作。
3. 如何对CompletableFuture对象进行操作和处理结果？
通过调用CompletableFuture对象的方法，我们可以链式地对其进行操作，从而实现各种异步编程的需求。例如，我们可以使用thenApply()方法对CompletableFuture对象的结果进行转换处理。我们也可以使用thenCompose()方法将多个CompletableFuture对象组合起来，实现异步操作的串联。另外，我们还可以使用thenAccept()方法来处理异步操作的结果，或者使用exceptionally()方法来处理异常情况。
