Java Future模式

前言

        Future模式是并发编程的一个重要的设计模式。比如有个方法需要很长的时间才能得到结果，不会让调用的程序一直等待，而是先返回给它一张“提货卡”。其实相当于消息队列，当你下了订单之后，在并发情况下，实际不是即时就完成了整个订单流程，而是通过一个消息队列告知你完成订单，实际后台还在走逻辑。

实现原理

        Future模式中的角色：Client请求者、Host、VirtualData虚拟数据、RealData真实数据、Future提货单。

        客户端main线程创建一个host对象，接着调用host的request方法，创建一个futureData即虚拟数据对象，创建一个线程，完成之后将data返回，这个data就是一个提货卡，并不是真实的返回结果，同时在这个创建的线程里面，开始执行具体的内部逻辑，创建一个realData 即真实数据对象，当执行完，把真实数据再返回客户端main线程。

FutureTask的使用

FutureTask实现了RunnableFuture接口，RunnableFuture接口同时实现了Runnable接口和Future接口，所以FutureTask同时具有Future和Runnable的功能。

1.FutureTask+Thread
public class demo1 {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {fun1();}static void fun1() throws ExecutionException, InterruptedException {Task task = new Task();FutureTask<String> future = new FutureTask<>(task);Thread thread = new Thread(future);thread.start();System.out.println(future.get());}
}
class Task implements Callable<String> {@Overridepublic String call() throws Exception {System.out.println("done");return "ok";}
}
2.Future+ExecutorService
public class demo1 {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {fun2();}static void fun2() throws ExecutionException, InterruptedException {Task task = new Task();ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool();//通过future获取线程池得到的结果Future<String> future = es.submit(task);String result = future.get();System.out.println(result);}
}
class Task implements Callable<String> {@Overridepublic String call() throws Exception {System.out.println("done");return "ok";}
}
3.FutureTask+ExecutorService
    static void fun3() throws ExecutionException, InterruptedException {Task task = new Task();FutureTask future = new FutureTask<>(task);ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool();//将FutureTask提交给线程池执行es.submit(future);String result = (String) future.get();System.out.println(result);}
}

 CompletableFuture

        CompletableFuture是jdk8的新特性。CompletableFuture实现了CompletionStage接口和Future接口，前者是对后者的一个扩展，增加了异步会点、流式处理、多个Future组合处理的能力。

supplyAsync

supplyAsync是创建带有返回值的异步任务，一种是使用默认线程ForkJoinPool.commonPool()，另一种是使用自定义的线程池。

//默认线程池
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier) {return asyncSupplyStage(ASYNC_POOL, supplier);
}

//自定义线程池
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier,Executor executor) {return asyncSupplyStage(screenExecutor(executor), supplier);
}

 默认线程池：

如果调用子任务的线程不使用get或者sleep等进行等待，那么可能会在子任务还没有执行完成时，线程池就被关闭了。

   static void fun3() throws ExecutionException, InterruptedException {CompletableFuture cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {try {Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName());return "result";});//等待任务执行完成cf1.get();}
//ForkJoinPool.commonPool-worker-9

自定义线程池：

static void fun4() throws ExecutionException, InterruptedException {// 自定义线程池ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();CompletableFuture<String> cf = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {System.out.println("do something....");return "result";}, executorService);//关闭线程池executorService.shutdown();
}
runAsync

runAsync是创建没有返回值的异步任务。它有如下两个方法，一个是使用默认线程池（ForkJoinPool.commonPool()）的方法，一个是带有自定义线程池的重载方法。

//默认线程池
public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable) {return asyncRunStage(ASYNC_POOL, runnable);
}
//自定义线程池
public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable,Executor executor) {return asyncRunStage(screenExecutor(executor), runnable);
}

获取结果的方法：

// 如果完成则返回结果，否则就抛出具体的异常
public T get() throws InterruptedException, ExecutionException // 最大时间等待返回结果，否则就抛出具体异常
public T get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException// 完成时返回结果值，否则抛出unchecked异常。为了更好地符合通用函数形式的使用，如果完成此 CompletableFuture所涉及的计算引发异常，则此方法将引发unchecked异常并将底层异常作为其原因
public T join()// 如果完成则返回结果值（或抛出任何遇到的异常），否则返回给定的 valueIfAbsent。
public T getNow(T valueIfAbsent)// 如果任务没有完成，返回的值设置为给定值
public boolean complete(T value)// 如果任务没有完成，就抛出给定异常
public boolean completeExceptionally(Throwable ex)

异步回调处理

thenApply

thenAccep方法时子任务与父任务使用的是同一个线程或调用线程。thenApply 表示某个任务执行完成后执行的动作，即回调方法，会将该任务的执行结果即方法返回值作为入参传递到回调方法中，带有返回值。

static void fun5() throws ExecutionException, InterruptedException {CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":cf1...");return 1;});CompletableFuture<Integer> cf = cf1.thenApply((result) -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":cf2");try {Thread.sleep(20);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}return result + 2;}).thenApply(res -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":cf3");return res +2 ;}).thenApply(res -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":cf4");return res + 2;});//等待任务1执行完成System.out.println("cf1结果->" + cf1.get());//等待任务2执行完成System.out.println("cf结果->" + cf.get());}
thenApplyAsync:

thenAccepAsync在子任务中可能（有时也可能也是使用父任务的线程）是另起一个线程执行任务，并且thenAccepAsync可以自定义线程池，默认的使用ForkJoinPool.commonPool()线程池，如果传入第二个参数可指定线程池，任务将在线程池中进行。

thenRun

thenRun表示某个任务执行完成后执行的动作，即回调方法，无入参，无返回值。

static void fun8() throws ExecutionException, InterruptedException {Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(2);CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " cf1 do something....");try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}return 1;});CompletableFuture<Void> cf2 = cf1.thenRunAsync(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " cf2 do something....");try {Thread.sleep(0);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}},executor).thenRunAsync(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " cf3 do something....");},executor);//等待任务1执行完成System.out.println("cf1结果->" + cf1.get());//等待任务2执行完成System.out.println("cf2结果->" + cf2.get());}
whenComplete

whenComplete是当某个任务执行完成后执行的回调方法，会将执行结果和执行期间抛出的异常传递给回调方法，如果是正常执行则异常为null。回调方法对应的CompletableFuture的result和该任务一致，如果该任务正常执行，则get方法返回执行结果，如果是执行异常，则get方法抛出异常。

static void fun9() throws InterruptedException {CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " cf1 do something....");int a = 1/0;return 1;});CompletableFuture<Integer> cf2 = cf1.whenComplete((result, e) -> {System.out.println("上个任务结果：" + result);System.out.println("上个任务抛出异常：" + e);System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " cf2 do something....");//抛一个异常throw new IllegalArgumentException();});//等待任务2执行完成cf2.join();
}
 

 

 

 

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