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Java多线程工具CompletableFuture怎么使用

时间:2024-4-18 09:10     作者:韩俊     分类: Java


本文小编为大家详细介绍“Java多线程工具CompletableFuture怎么使用”,内容详细,步骤清晰,细节处理妥当,希望这篇“Java多线程工具CompletableFuture怎么使用”文章能帮助大家解决疑惑,下面跟着小编的思路慢慢深入,一起来学习新知识吧。

    前言

    Future的问题

    写多线程程序的时候,可以使用Future从一个异步线程中拿到结果,但是如果使用过程中会发现一些问题:

    • 如果想要对Future的结果做进一步的操作,需要阻塞当前线程

    • 多个Future不能被链式的执行,每个Future的结果都是独立的,期望对一个Future的结果做另外一件异步的事情;

    • 没有异常处理策略,如果Future执行失败了,需要手动捕捉

    CompletableFuture应运而生

    为了解决Future问题,JDK在1.8的时候给我们提供了一个好用的工具类CompletableFuture;

    它实现了Future和CompletionStage接口,针对Future的不足之处给出了相应的处理方式。

    • 在异步线程执行结束后可以自动回调我们新的处理逻辑,无需阻塞

    • 可以对多个异步任务进行编排,组合或者排序

    • 异常处理

    CompletableFuture的核心思想是将每个异步任务都可以看做一个步骤(CompletionStage),然后其他的异步任务可以根据这个步骤做一些想做的事情。

    CompletionStage定义了许多步骤处理的方法,功能非常强大,这里就只列一下日常中常用到的一些方法供大家参考。

    使用方式

    基本使用-提交异步任务

    简单的使用方式

    异步执行,无需结果:

    // 可以执行Executors异步执行,如果不指定,默认使用ForkJoinPool
    CompletableFuture.runAsync(() -> System.out.println("Hello CompletableFuture!"));

    异步执行,同时返回结果:

    // 同样可以指定线程池
    CompletableFuture<String> stringCompletableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello CompletableFuture!");
    System.out.println(stringCompletableFuture.get());

    处理上个异步任务结果

    • thenRun: 不需要上一步的结果,直接直接新的操作

    • thenAccept:获取上一步异步处理的内容,进行新的操作

    • thenApply: 获取上一步的内容,然后产生新的内容

    所有加上Async后缀的,代表新的处理操作仍然是异步的。Async的操作都可以指定Executors进行处理

    // Demo
           CompletableFuture
                    .supplyAsync(() -> "Hello CompletableFuture!")
                    // 针对上一步的结果做处理,产生新的结果
                    .thenApplyAsync(s -> s.toUpperCase())
                    // 针对上一步的结果做处理,不返回结果
                    .thenAcceptAsync(s -> System.out.println(s))
                    // 不需要上一步返回的结果,直接进行操作
                    .thenRunAsync(() -> System.out.println("end"));
            ;

    对两个结果进行选用-acceptEither

    当我们有两个回调在处理的时候,任何完成都可以使用,两者结果没有关系,那么使用acceptEither。

    两个异步线程谁先执行完成,用谁的结果,其余类型的方法也是如此。

    // 返回abc
    CompletableFuture
                    .supplyAsync(() -> {
                        SleepUtils.sleep(100);
                        return "Hello CompletableFuture!";
                    })
                    .acceptEither(CompletableFuture.supplyAsync(() -> "abc"), new Consumer<String>() {
                        @Override
                        public void accept(String s) {
                            System.out.println(s);
                        }
                    });
    // 返回Hello CompletableFuture!       
    CompletableFuture
                    .supplyAsync(() -> "Hello CompletableFuture!")
                    .acceptEither(CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                        SleepUtils.sleep(100);
                        return "abc";
                    }), new Consumer<String>() {
                        @Override
                        public void accept(String s) {
                            System.out.println(s);
                        }
                    });

    对两个结果进行合并-thenCombine, thenAcceptBoth

    thenCombine

    当我们有两个CompletionStage时,需要对两个的结果进行整合处理,然后计算得出一个新的结果。

    • thenCompose是对上一个CompletionStage的结果进行处理,返回结果,并且返回类型必须是CompletionStage。

    • thenCombine是得到第一个CompletionStage的结果,然后拿到当前的CompletionStage,两者的结果进行处理。

            CompletableFuture<Integer> heightAsync = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 172);
    
            CompletableFuture<Double> weightAsync = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 65)
                    .thenCombine(heightAsync, new BiFunction<Integer, Integer, Double>() {
                        @Override
                        public Double apply(Integer wight, Integer height) {
                            return wight * 10000.0 / (height * height);
                        }
                    })
                    ;

    thenAcceptBoth

    需要两个异步CompletableFuture的结果,两者都完成的时候,才进入thenAcceptBoth回调。

    // thenAcceptBoth案例:
            CompletableFuture
                    .supplyAsync(() -> "Hello CompletableFuture!")
                    .thenAcceptBoth(CompletableFuture.supplyAsync(() -> "abc"), new BiConsumer<String, String>() {
                            // 参数一为我们刚开始运行时的CompletableStage,新传入的作为第二个参数
                        @Override
                        public void accept(String s, String s2) {
                            System.out.println("param1=" + s + ", param2=" + s2);
                        }
                    });
    // 结果:param1=Hello CompletableFuture!, param2=abc

    异常处理

    当我们使用CompleteFuture进行链式调用的时候,多个异步回调中,如果有一个执行出现问题,那么接下来的回调都会停止,所以需要一种异常处理策略。

    exceptionally

    exceptionally是当出现错误时,给我们机会进行恢复,自定义返回内容。

            CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                throw new RuntimeException("发生错误");
            }).exceptionally(throwable -> {
                log.error("调用错误 {}", throwable.getMessage(), throwable);
                return "异常处理内容";
            });

    handle

    exceptionally是只有发生异常时才会执行,而handle则是不管是否发生错误都会执行。

    CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        return "abc";
    })
    .handle((r,err) -> {
        log.error("调用错误 {}", err.getMessage(), err);
        // 对结果做额外的处理
        return r;
    })
    ;

    案例

    大量用户发送短信|消息

    需求为对某个表中特定条件的用户进行短信通知,但是短信用户有成百上千万,如果使用单线程读取效率会很慢。这个时候可以考虑使用多线程的方式进行读取;

    1、将读取任务拆分为多个不同的子任务,指定读取的偏移量和个数

      // 假设有500万条记录
            long recordCount = 500 * 10000;
            int subTaskRecordCount = 10000;
            // 对记录进行分片
            List<Map> subTaskList = new LinkedList<>();
            for (int i = 0; i < recordCount / 500; i++) {
                // 如果子任务结构复杂,建议使用对象
                HashMap<String, Integer> subTask = new HashMap<>();
                subTask.put("index", i);
                subTask.put("offset", i * subTaskRecordCount);
                subTask.put("count", subTaskRecordCount);
                subTaskList.add(subTask);
            }

    2、使用多线程进行批量读取

      // 进行subTask批量处理,拆分为不同的任务
            subTaskList.stream()
                    .map(subTask -> CompletableFuture.runAsync(()->{
                        // 读取数据,然后处理
                        // dataTunel.read(subTask);
                    },excuturs))   // 使用应用的通用任务线程池
                    .map(c -> ((CompletableFuture<?>) c).join());

    3、进行业务逻辑处理,或者直接在读取完进行业务逻辑处理也是可以;

    并发获取商品不同信息

    在系统拆分比较细的时候,价格,优惠券,库存,商品详情等信息分散在不同的系统中,有时候需要同时获取商品的所有信息, 有时候可能只需要获取商品的部分信息。

    当然问题点在于要调用多个不同的系统,需要将RT降低下来,那么需要进行并发调用;

         List<Task> taskList = new ArrayList<>();
            List<Object> result = taskList.stream()
                    .map(task -> CompletableFuture.supplyAsync(()->{
    //                    handlerMap.get(task).query();
                        return "";
                    }, executorService))
                    .map(c -> c.join())
                    .collect(Collectors.toList());

    问题

    thenRun和thenRunAsync有什么区别

    • 如果不使用传入的线程池,大家用默认的线程池ForkJoinPool

    • thenRun用的默认和上一个任务使用相同的线程池

    • thenRunAsync在执行新的任务的时候可以接受传入一个新的线程池,使用新的线程池执行任务;

    handle和exceptional有什么区别

    exceptionally是只有发生异常时才会执行,而handle则是不管是否发生错误都会执行。

    标签: java

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