CompletableFuture是Java异步编程核心工具,支持非阻塞任务执行、链式编排、并行组合与异常处理,通过supplyAsync/runAsync创建任务,thenApply/thenAccept实现链式操作,allOf/anyOf协调多任务,并借助exceptionally/handle进行异常管理,提升系统吞吐量与响应速度。

在Java中,CompletableFuture 是实现异步调用的核心工具之一。它提供了非阻塞、函数式编程风格的方式来处理异步任务,支持任务编排、结果组合和异常处理,非常适合用于提升系统吞吐量和响应速度。
创建异步任务
使用 CompletableFuture.supplyAsync() 或 CompletableFuture.runAsync() 可以启动一个异步任务:
supplyAsync():用于有返回值的异步任务 runAsync():用于无返回值的异步任务示例:
CompletableFuture future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { // 模拟耗时操作 try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); } return "Hello from async thread";});// 获取结果(会阻塞直到完成)String result = future.get(); // 输出: Hello from async thread
链式调用与任务编排
通过链式方法可以对异步任务进行连续处理,避免回调地狱。
thenApply():转换结果(同步执行) thenAccept():消费结果,无返回值 thenRun():仅运行某个动作,不关心上一步结果示例:
CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello") .thenApply(s -> s + " World") .thenApply(String::toUpperCase) .thenAccept(System.out::println); // 输出: HELLO WORLD
并行执行多个任务
当需要同时执行多个独立任务时,可使用 allOf() 或 anyOf() 组合多个 CompletableFuture。
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CompletableFuture.allOf():等待所有任务完成 CompletableFuture.anyOf():任一任务完成即返回示例:等待所有任务完成
CompletableFuture all = CompletableFuture.allOf( CompletableFuture.runAsync(() -> System.out.println("Task 1 done")), CompletableFuture.runAsync(() -> System.out.println("Task 2 done")), CompletableFuture.runAsync(() -> System.out.println("Task 3 done")));all.thenRun(() -> System.out.println("All tasks finished"));
异常处理
异步任务中抛出的异常不会立即被感知,必须通过专门的方法捕获。
exceptionally():捕获异常并提供默认值 handle():无论是否异常都能处理结果示例:
CompletableFuture.supplyAsync(() -> { if (true) throw new RuntimeException("Something went wrong"); return "Success";}).exceptionally(ex -> { System.err.println("Error: " + ex.getMessage()); return "Fallback Value";}).thenAccept(System.out::println); // 输出: Fallback Value
基本上就这些。合理使用 CompletableFuture 能显著提升程序并发性能,特别是在I/O密集型或远程调用场景下。注意避免在计算密集型任务中滥用线程池,默认使用的 ForkJoinPool 可能受限,必要时可传入自定义线程池。不复杂但容易忽略的是异常处理和任务取消机制,建议在生产环境中结合日志和监控一起使用。
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