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Java 8中CompletableFuture如何使用，相信很多沒有經驗的人對此束手無策，為此本文總結了問題出現的原因和解決方法，通過這篇文章希望你能解決這個問題。
最簡單的例子就是使用一個預定義的結果創建一個完成的CompletableFuture,通常我們會在計算的開始階段使用它。
static void completedFutureExample() { CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture("message"); assertTrue(cf.isDone()); assertEquals("message", cf.getNow(null)); }getNow(null)方法在future完成的情況下會返回結果，就比如上面這個例子，否則返回null (傳入的參數)。
這個例子創建一個一個異步執行的階段：
static void runAsyncExample() { CompletableFuture cf = CompletableFuture.runAsync(() -> { assertTrue(Thread.currentThread().isDaemon()); randomSleep(); }); assertFalse(cf.isDone()); sleepEnough(); assertTrue(cf.isDone()); }通過這個例子可以學到兩件事情：
CompletableFuture的方法如果以Async結尾，它會異步的執行(沒有指定executor的情況下)， 異步執行通過ForkJoinPool實現， 它使用守護線程去執行任務。注意這是CompletableFuture的特性， 其它CompletionStage可以override這個默認的行為。
參考閱讀：任務并行執行神器：Fork&Join框架
下面這個例子使用前面 #1 的完成的CompletableFuture， #1返回結果為字符串message,然后應用一個函數把它變成大寫字母。
static void thenApplyExample() { CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture("message").thenApply(s -> { assertFalse(Thread.currentThread().isDaemon()); return s.toUpperCase(); }); assertEquals("MESSAGE", cf.getNow(null)); }注意thenApply方法名稱代表的行為。
then意味著這個階段的動作發生當前的階段正常完成之后。本例中，當前節點完成，返回字符串message。
Apply意味著返回的階段將會對結果前一階段的結果應用一個函數。
函數的執行會被阻塞，這意味著getNow()只有打斜操作被完成后才返回。
另外，關注公眾號Java技術棧，在后臺回復：面試，可以獲取我整理的 Java 并發多線程系列面試題和答案，非常齊全。
通過調用異步方法(方法后邊加Async后綴)，串聯起來的CompletableFuture可以異步地執行（使用ForkJoinPool.commonPool()）。
static void thenApplyAsyncExample() { CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture("message").thenApplyAsync(s -> { assertTrue(Thread.currentThread().isDaemon()); randomSleep(); return s.toUpperCase(); }); assertNull(cf.getNow(null)); assertEquals("MESSAGE", cf.join()); }異步方法一個非常有用的特性就是能夠提供一個Executor來異步地執行CompletableFuture。《線程池全面解析》推薦看下。
這個例子演示了如何使用一個固定大小的線程池來應用大寫函數。
static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3, new ThreadFactory() { int count = 1; @Override public Thread newThread(Runnable runnable) { return new Thread(runnable, "custom-executor-" + count++); } }); static void thenApplyAsyncWithExecutorExample() { CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture("message").thenApplyAsync(s -> { assertTrue(Thread.currentThread().getName().startsWith("custom-executor-")); assertFalse(Thread.currentThread().isDaemon()); randomSleep(); return s.toUpperCase(); }, executor); assertNull(cf.getNow(null)); assertEquals("MESSAGE", cf.join()); }如果下一階段接收了當前階段的結果，但是在計算的時候不需要返回值(它的返回類型是void)， 那么它可以不應用一個函數，而是一個消費者， 調用方法也變成了thenAccept:
static void thenAcceptExample() { StringBuilder result = new StringBuilder(); CompletableFuture.completedFuture("thenAccept message") .thenAccept(s -> result.append(s)); assertTrue("Result was empty", result.length() > 0); }本例中消費者同步地執行，所以我們不需要在CompletableFuture調用join方法。
同樣，可以使用thenAcceptAsync方法， 串聯的CompletableFuture可以異步地執行。
static void thenAcceptAsyncExample() { StringBuilder result = new StringBuilder(); CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture("thenAcceptAsync message") .thenAcceptAsync(s -> result.append(s)); cf.join(); assertTrue("Result was empty", result.length() > 0); }現在我們來看一下異步操作如何顯式地返回異常，用來指示計算失敗。我們簡化這個例子，操作處理一個字符串，把它轉換成答謝，我們模擬延遲一秒。
我們使用thenApplyAsync(Function, Executor)方法，第一個參數傳入大寫函數， executor是一個delayed executor,在執行前會延遲一秒。
static void completeExceptionallyExample() { CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture("message").thenApplyAsync(String::toUpperCase, CompletableFuture.delayedExecutor(1, TimeUnit.SECONDS)); CompletableFuture exceptionHandler = cf.handle((s, th) -> { return (th != null) ? "message upon cancel" : ""; }); cf.completeExceptionally(new RuntimeException("completed exceptionally")); assertTrue("Was not completed exceptionally", cf.isCompletedExceptionally()); try { cf.join(); fail("Should have thrown an exception"); } catch(CompletionException ex) { // just for testing assertEquals("completed exceptionally", ex.getCause().getMessage()); } assertEquals("message upon cancel", exceptionHandler.join()); }讓我們看一下細節。
首先我們創建了一個CompletableFuture, 完成后返回一個字符串message,接著我們調用thenApplyAsync方法，它返回一個CompletableFuture。這個方法在第一個函數完成后，異步地應用轉大寫字母函數。
這個例子還演示了如何通過delayedExecutor(timeout, timeUnit)延遲執行一個異步任務。
我們創建了一個分離的handler階段：exceptionHandler， 它處理異常異常，在異常情況下返回message upon cancel。
下一步我們顯式地用異常完成第二個階段。在階段上調用join方法，它會執行大寫轉換，然后拋出CompletionException（正常的join會等待1秒，然后得到大寫的字符串。不過我們的例子還沒等它執行就完成了異常）， 然后它觸發了handler階段。
和完成異常類似，我們可以調用cancel(boolean mayInterruptIfRunning)取消計算。對于CompletableFuture類，布爾參數并沒有被使用，這是因為它并沒有使用中斷去取消操作，相反，cancel等價于completeExceptionally(new CancellationException())。
static void cancelExample() { CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture("message").thenApplyAsync(String::toUpperCase, CompletableFuture.delayedExecutor(1, TimeUnit.SECONDS)); CompletableFuture cfcf2 = cf.exceptionally(throwable -> "canceled message"); assertTrue("Was not canceled", cf.cancel(true)); assertTrue("Was not completed exceptionally", cf.isCompletedExceptionally()); assertEquals("canceled message", cf2.join()); }下面的例子創建了CompletableFuture, applyToEither處理兩個階段， 在其中之一上應用函數(包保證哪一個被執行)。本例中的兩個階段一個是應用大寫轉換在原始的字符串上， 另一個階段是應用小些轉換。
static void applyToEitherExample() { String original = "Message"; CompletableFuture cf1 = CompletableFuture.completedFuture(original) .thenApplyAsync(s -> delayedUpperCase(s)); CompletableFuture cf2 = cf1.applyToEither( CompletableFuture.completedFuture(original).thenApplyAsync(s -> delayedLowerCase(s)), s -> s + " from applyToEither"); assertTrue(cf2.join().endsWith(" from applyToEither")); }和前一個例子很類似了，只不過我們調用的是消費者函數 (Function變成Consumer):
static void acceptEitherExample() { String original = "Message"; StringBuilder result = new StringBuilder(); CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture(original) .thenApplyAsync(s -> delayedUpperCase(s)) .acceptEither(CompletableFuture.completedFuture(original).thenApplyAsync(s -> delayedLowerCase(s)), s -> result.append(s).append("acceptEither")); cf.join(); assertTrue("Result was empty", result.toString().endsWith("acceptEither")); }這個例子演示了依賴的CompletableFuture如果等待兩個階段完成后執行了一個Runnable。
注意下面所有的階段都是同步執行的，第一個階段執行大寫轉換，第二個階段執行小寫轉換。
static void runAfterBothExample() { String original = "Message"; StringBuilder result = new StringBuilder(); CompletableFuture.completedFuture(original).thenApply(String::toUpperCase).runAfterBoth( CompletableFuture.completedFuture(original).thenApply(String::toLowerCase), () -> result.append("done")); assertTrue("Result was empty", result.length() > 0); }上面的例子還可以通過BiConsumer來實現:
static void thenAcceptBothExample() { String original = "Message"; StringBuilder result = new StringBuilder(); CompletableFuture.completedFuture(original).thenApply(String::toUpperCase).thenAcceptBoth( CompletableFuture.completedFuture(original).thenApply(String::toLowerCase), (s1, s2) -> result.append(s1 + s2)); assertEquals("MESSAGEmessage", result.toString()); }如果CompletableFuture依賴兩個前面階段的結果， 它復合兩個階段的結果再返回一個結果，我們就可以使用thenCombine()函數。整個流水線是同步的，所以getNow()會得到最終的結果，它把大寫和小寫字符串連接起來。
static void thenCombineExample() { String original = "Message"; CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture(original).thenApply(s -> delayedUpperCase(s)) .thenCombine(CompletableFuture.completedFuture(original).thenApply(s -> delayedLowerCase(s)), (s1, s2) -> s1 + s2); assertEquals("MESSAGEmessage", cf.getNow(null)); }類似上面的例子，但是有一點不同：依賴的前兩個階段異步地執行，所以thenCombine()也異步地執行，即時它沒有Async后綴。
Javadoc中有注釋：
Actions supplied for dependent completions of non-async methods may be performed by the thread that completes the current CompletableFuture, or by any other caller of a completion method
所以我們需要join方法等待結果的完成。
static void thenCombineAsyncExample() { String original = "Message"; CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture(original) .thenApplyAsync(s -> delayedUpperCase(s)) .thenCombine(CompletableFuture.completedFuture(original).thenApplyAsync(s -> delayedLowerCase(s)), (s1, s2) -> s1 + s2); assertEquals("MESSAGEmessage", cf.join()); }我們可以使用thenCompose()完成上面兩個例子。這個方法等待第一個階段的完成(大寫轉換)， 它的結果傳給一個指定的返回CompletableFuture函數，它的結果就是返回的CompletableFuture的結果。
有點拗口，但是我們看例子來理解。函數需要一個大寫字符串做參數，然后返回一個CompletableFuture, 這個CompletableFuture會轉換字符串變成小寫然后連接在大寫字符串的后面。
static void thenComposeExample() { String original = "Message"; CompletableFuture cf = CompletableFuture.completedFuture(original).thenApply(s -> delayedUpperCase(s)) .thenCompose(upper -> CompletableFuture.completedFuture(original).thenApply(s -> delayedLowerCase(s)) .thenApply(s -> upper + s)); assertEquals("MESSAGEmessage", cf.join()); }下面的例子演示了當任意一個CompletableFuture完成后， 創建一個完成的CompletableFuture.
待處理的階段首先創建， 每個階段都是轉換一個字符串為大寫。因為本例中這些階段都是同步地執行(thenApply), 從anyOf中創建的CompletableFuture會立即完成，這樣所有的階段都已完成，我們使用whenComplete(BiConsumer<? super Object, ? super Throwable> action)處理完成的結果。
static void anyOfExample() { StringBuilder result = new StringBuilder(); List messages = Arrays.asList("a", "b", "c"); List<CompletableFuture> futures = messages.stream() .map(msg -> CompletableFuture.completedFuture(msg).thenApply(s -> delayedUpperCase(s))) .collect(Collectors.toList()); CompletableFuture.anyOf(futures.toArray(new CompletableFuture[futures.size()])).whenComplete((res, th) -> { if(th == null) { assertTrue(isUpperCase((String) res)); result.append(res); } }); assertTrue("Result was empty", result.length() > 0); }上一個例子是當任意一個階段完成后接著處理，接下來的兩個例子演示當所有的階段完成后才繼續處理, 同步地方式和異步地方式兩種。
static void allOfExample() { StringBuilder result = new StringBuilder(); List messages = Arrays.asList("a", "b", "c"); List<CompletableFuture> futures = messages.stream() .map(msg -> CompletableFuture.completedFuture(msg).thenApply(s -> delayedUpperCase(s))) .collect(Collectors.toList()); CompletableFuture.allOf(futures.toArray(new CompletableFuture[futures.size()])).whenComplete((v, th) -> { futures.forEach(cf -> assertTrue(isUpperCase(cf.getNow(null)))); result.append("done"); }); assertTrue("Result was empty", result.length() > 0); }使用thenApplyAsync()替換那些單個的CompletableFutures的方法，allOf()會在通用池中的線程中異步地執行。所以我們需要調用join方法等待它完成。
static void allOfAsyncExample() { StringBuilder result = new StringBuilder(); List messages = Arrays.asList("a", "b", "c"); List<CompletableFuture> futures = messages.stream() .map(msg -> CompletableFuture.completedFuture(msg).thenApplyAsync(s -> delayedUpperCase(s))) .collect(Collectors.toList()); CompletableFuture allOf = CompletableFuture.allOf(futures.toArray(new CompletableFuture[futures.size()])) .whenComplete((v, th) -> { futures.forEach(cf -> assertTrue(isUpperCase(cf.getNow(null)))); result.append("done"); }); allOf.join(); assertTrue("Result was empty", result.length() > 0); }現在你已經了解了CompletionStage 和 CompletableFuture 的一些函數的功能，下面的例子是一個實踐場景：
鴻蒙官方戰略合作共建——HarmonyOS技術社區
首先異步調用cars方法獲得Car的列表，它返回CompletionStage場景。cars消費一個遠程的REST API。
然后我們復合一個CompletionStage填寫每個汽車的評分，通過rating(manufacturerId)返回一個CompletionStage, 它會異步地獲取汽車的評分(可能又是一個REST API調用)
當所有的汽車填好評分后，我們結束這個列表，所以我們調用allOf得到最終的階段， 它在前面階段所有階段完成后才完成。
在最終的階段調用whenComplete(),我們打印出每個汽車和它的評分。
cars().thenCompose(cars -> { List<CompletionStage> updatedCars = cars.stream() .map(car -> rating(car.manufacturerId).thenApply(r -> { car.setRating(r); return car; })).collect(Collectors.toList()); CompletableFuture done = CompletableFuture .allOf(updatedCars.toArray(new CompletableFuture[updatedCars.size()])); return done.thenApply(v -> updatedCars.stream().map(CompletionStage::toCompletableFuture) .map(CompletableFuture::join).collect(Collectors.toList())); }).whenComplete((cars, th) -> { if (th == null) { cars.forEach(System.out::println); } else { throw new RuntimeException(th); } }).toCompletableFuture().join();看完上述內容，你們掌握Java 8中CompletableFuture如何使用的方法了嗎？如果還想學到更多技能或想了解更多相關內容，歡迎關注億速云行業資訊頻道，感謝各位的閱讀！
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