Java并发魔法：CompletableFuture 全解析 CompletableFuture类提供了join()和get() 看这一篇就够了

在Java的世界里，CompletableFuture是异步编程的利器，它为开发者提供了强大的异步处理能力。今天，就让我们一起揭开CompletableFuture的神秘面纱，深入了解它的使用方法、运行原理、应用场景以及源码分析。

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CompletableFuture的使用详解

CompletableFuture是Java 8引入的java.util.concurrent包下的一个类，它实现了Future接口和CompletionStage接口，提供了异步计算的能力。

创建CompletableFuture

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
   
    // 异步计算逻辑
    return "Hello, CompletableFuture!";
});

异步执行

future.thenAccept(System.out::println);

结果处理

future.thenApply(s -> s.toUpperCase())
      .thenAccept(System.out::println);

异常处理

future.exceptionally(ex -> {
   
    // 异常处理逻辑
    return "Error: " + ex.getMessage();
});

串行化执行

future.thenCompose(s -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> s + " World"))
      .thenAccept(System.out::println);

并行执行

CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");
CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "World");

CompletableFuture<Void> combinedFuture = CompletableFuture.allOf(future1, future2)
      .thenRun(() -> System.out.println("All futures are done."));

选择性执行

CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");
CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "World");

CompletableFuture<String> result = CompletableFuture.anyOf(future1, future2)
      .thenApply(s -> s + "!");

CompletableFuture的实际项目使用

在实际项目中，CompletableFuture可以用于处理复杂的异步任务流，例如：

• Web服务：在处理HTTP请求时，可以使用CompletableFuture来异步处理业务逻辑，提高响应速度。
• 数据处理：在处理大数据时，可以使用CompletableFuture来并行处理数据，加快处理速度。
• 任务调度：在需要定时执行任务时，可以使用CompletableFuture来实现延迟执行或周期性执行。

CompletableFuture的运行原理

CompletableFuture内部使用了ForkJoinPool来执行异步任务。ForkJoinPool是一个工作窃取（work-stealing）的线程池，它能够有效地利用多核处理器的计算能力。

源码分析

public class CompletableFuture<T> implements Future<T>, CompletionStage<T> {
   
    // 内部状态变量
    volatile Object result; // Either the result or boxed AltResult
    volatile WaitNode waiters; // Treiber stack for waiting threads

    // 构造函数
    public CompletableFuture() {
   
        result = new AltResult(null);
    }

    // 异步执行方法
    public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier) {
   
        return asyncSupplyStage(asyncPool, supplier);
    }

    // 串行化执行方法
    public <U> CompletableFuture<U> thenApply(Function<? super T,? extends U> fn) {
   
        return uniApplyStage(null, fn);
    }

    // 异常处理方法
    public CompletableFuture<T> exceptionally(Function<Throwable, ? extends T> fn) {
   
        return uniExceptionally