Java8CompletableFuture详解剖析.docx
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Java8CompletableFuture详解剖析.docx
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Java8CompletableFuture详解剖析
Java8CompletableFuture详解
Java8来了,是时候学一下新的东西了。
Java7和Java6只不过是稍作修改的版本,而Java8将会发生重大的改进。
或许是Java8太大了吧?
今天我会给你彻底地解释JDK8中的新的抽象–CompletableFuture。
众所周知,Java8不到一年就会发布,因此这篇文章是基于JDK8build88withlambdasupport的。
CompletableFutureextendsFuture提供了方法,一元操作符和促进异步性以及事件驱动编程模型,它并不止步于旧版本的Java中。
如果你打开JavaDocofCompletableFuture你一定会感到震惊。
大约有五十种方法(!
),而且它们中的一些非常有意思而且不好理解,例如:
复制代码代码如下:
publicCompletableFuture
CompletableFuture
extendsU>other,
BiFunction
superT,?
superU,?
extendsV>fn,
Executorexecutor)
不必担心,继续读下去。
CompletableFuture收集了所有ListenableFutureinGuava和SettableFuture的特征。
此外,内置的lambda表达式使它更接近于Scala/Akkafutures。
这听起来好得令人难以置信,但是请继续读下去。
CompletableFuture有两个主要的方面优于ol中的Future–异步回调/转换,这能使得从任何时刻的任何线程都可以设置CompletableFuture的值。
一、提取、修改包装的值
通常futures代表其它线程中运行的代码,但事实并非总是如此。
有时你想要创造一个Future来表示你知道将会发生什么,例如JMSmessagearrival。
所以你有Future但是未来并没有潜在的异步工作。
你只是想在未来JMS消息到达时简单地完成(解决),这是由一个事件驱动的。
在这种情况下,你可以简单地创建CompletableFuture来返还给你的客户端,只要你认为你的结果是可用的,仅仅通过complete()就能解锁所有等待Future的客户端。
首先你可以简单地创建新的CompletableFuture并且给你的客户端:
复制代码代码如下:
publicCompletableFuture
finalCompletableFuture
//...
returnfuture;
}
注意这个future和Callable没有任何联系,没有线程池也不是异步工作。
如果现在客户端代码调用ask().get()它将永远阻塞。
如果寄存器完成回调,它们就永远不会生效了。
所以关键是什么?
现在你可以说:
复制代码代码如下:
plete("42")
…此时此刻所有客户端Future.get()将得到字符串的结果,同时完成回调以后将会立即生效。
当你想代表Future的任务时是非常方便的,而且没有必要去计算一些执行线程的任务上。
CompletableFplete()只能调用一次,后续调用将被忽略。
但也有一个后门叫做CompletableFuture.obtrudeValue(…)覆盖一个新Future之前的价值,请小心使用。
有时你想要看到信号发生故障的情况,如你所知Future对象可以处理它所包含的结果或异常。
如果你想进一步传递一些异常,可以用CompletableFpleteExceptionally(ex)(或者用obtrudeException(ex)这样更强大的方法覆盖前面的异常)。
completeExceptionally()也能解锁所有等待的客户端,但这一次从get()抛出异常。
说到get(),也有CompletableFuture.join()方法在错误处理方面有着细微的变动。
但总体上,它们都是一样的。
最后也有CompletableFuture.getNow(valueIfAbsent)方法没有阻塞但是如果Future还没完成将返回默认值,这使得当构建那种我们不想等太久的健壮系统时非常有用。
最后static的方法是用completedFuture(value)来返回已经完成Future的对象,当测试或者写一些适配器层时可能非常有用。
二、创造和获取CompletableFuture
好了,那么手动地创建CompletableFuture是我们唯一的选择吗?
不一定。
就像一般的Futures,我们可以关联存在的任务,同时CompletableFuture使用工厂方法:
复制代码代码如下:
staticCompletableFuturesupplyAsync(Suppliersupplier);
staticCompletableFuturesupplyAsync(Suppliersupplier,Executorexecutor);
staticCompletableFuture
staticCompletableFuture
无参方法Executor是以…Async结尾同时将会使用ForkJoinPmonPool()(全局的,在JDK8中介绍的通用池),这适用于CompletableFuture类中的大多数的方法。
runAsync()易于理解,注意它需要Runnable,因此它返回CompletableFuture
如果你需要处理异步操作并返回结果,使用Supplier:
复制代码代码如下:
finalCompletableFuture
@Override
publicStringget(){
//...longrunning...
return"42";
}
},executor);
但是别忘了,Java8里面还有lambdas表达式呢!
复制代码代码如下:
finalCompletableFuture
//...longrunning...
return"42";
},executor);
或者:
复制代码代码如下:
finalCompletableFuture
CompletableFuture.supplyAsync(()->longRunningTask(params),executor);
虽然这篇文章不是关于Lambda的,但是我会相当频繁地使用lambda表达式。
三、转换和作用于CompletableFuture(thenApply)
我说过CompletableFuture优于Future但是你还不知道为什么吗?
简单说,因为CompletableFuture是一个原子也是一个因子。
我说的这句话没什么帮助吗?
Scala和JavaScript都允许future完成时允许注册异步回调,直到它准备好我们才要等待和阻止它。
我们可以简单地说:
运行这个函数时就出现了结果。
此外,我们可以叠加这些功能,把多个future组合在一起等。
例如如果我们从String转为Integer,我们可以转为在不关联的前提下从CompletableFuture到CompletableFuture 这是通过thenApply()的方法: 复制代码代码如下: CompletableFuturethenApply(Function superT,? extendsU>fn); CompletableFuturethenApplyAsync(Function superT,? extendsU>fn); CompletableFuturethenApplyAsync(Function superT,? extendsU>fn,Executorexecutor); 如前所述...Async版本提供对CompletableFuture的大多数操作,因此我将在后面的部分中跳过它们。 记住,第一个方法将在future完成的相同线程中调用该方法,而剩下的两个将在不同的线程池中异步地调用它。 让我们来看看thenApply()的工作流程:
java;gutter: true;first-line: 1;highlight: [];html-script: false"> CompletableFuture CompletableFuture : parseInt); CompletableFuture
或在一个声明中:
复制代码代码如下:
CompletableFuture
f1.thenApply(Integer:
:
parseInt).thenApply(r->r*r*Math.PI);
这里,你会看到一个序列的转换,从String到Integer再到Double。
但最重要的是,这些转换既不立即执行也不停止。
这些转换既不立即执行也不停止。
他们只是记得,当原始f1完成他们所执行的程序。
如果某些转换非常耗时,你可以提供你自己的Executor来异步地运行他们。
注意,此操作相当于Scala中的一元map。
四、运行完成的代码(thenAccept/thenRun)
复制代码代码如下:
CompletableFuture
superT>block);
CompletableFuture
在future的管道里有两种典型的“最终”阶段方法。
他们在你使用future的值的时候做好准备,当thenAccept()提供最终的值时,thenRun执行Runnable,这甚至没有方法去计算值。
例如:
复制代码代码如下:
future.thenAcceptAsync(dbl->log.debug("Result:
{}",dbl),executor);
log.debug("Continuing");
…Async变量也可用两种方法,隐式和显式执行器,我不会过多强调这个方法。
thenAccept()/thenRun()方法并没有发生阻塞(即使没有明确的executor)。
它们像一个事件侦听器/处理程序,你连接到一个future时,这将执行一段时间。
”Continuing”消息将立即出现,尽管future甚至没有完成。
五、单个CompletableFuture的错误处理
到目前为止,我们只讨论计算的结果。
那么异常呢?
我们可以异步地处理它们吗?
当然!
复制代码代码如下:
CompletableFuture
future.exceptionally(ex->"Wehaveaproblem:
"+ex.getMessage());
exceptionally()接受一个函数时,将调用原始future来抛出一个异常。
我们会有机会将此异常转换为和Future类型的兼容的一些值来进行恢复。
safe进一步的转换将不再产生一个异常而是从提供功能的函数返回一个String值。
一个更加灵活的方法是handle()接受一个函数,它接收正确的结果或异常:
复制代码代码如下:
CompletableFuture
if(ok!
=null){
returnInteger.parseInt(ok);
}else{
log.warn("Problem",ex);
return-1;
}
});
handle()总是被调用,结果和异常都非空,这是个一站式全方位的策略。
六、一起结合两个CompletableFuture
异步处理过程之一的CompletableFuture非常不错但是当多个这样的futures以各种方式组合在一起时确实显示了它的强大。
七、结合(链接)这两个futures(thenCompose())
有时你想运行一些future的值(当它准备好了),但这个函数也返回了future。
CompletableFuture足够灵活地明白我们的函数结果现在应该作为顶级的future,对比CompletableFuture
方法thenCompose()相当于Scala的flatMap:
复制代码代码如下:
CompletableFuturethenCompose(Function
superT,CompletableFuture>fn);
…Async变化也是可用的,在下面的事例中,仔细观察thenApply()(map)和thenCompose()(flatMap)的类型和差异,当应用calculateRelevance()方法返回CompletableFuture:
复制代码代码如下:
CompletableFuture
CompletableFuture
docFuture.thenApply(this:
:
calculateRelevance);
CompletableFuture
docFuture.thenCompose(this:
:
calculateRelevance);
//...
privateCompletableFuture
thenCompose()是一个重要的方法允许构建健壮的和异步的管道,没有阻塞和等待的中间步骤。
八、两个futures的转换值(thenCombine())
当thenCompose()用于链接一个future时依赖另一个thenCombine,当他们都完成之后就结合两个独立的futures:
复制代码代码如下:
CompletableFuture
extendsU>other,BiFunction
superT,?
superU,?
extendsV>fn)
…Async变量也是可用的,假设你有两个CompletableFuture,一个加载Customer另一个加载最近的Shop。
他们彼此完全独立,但是当他们完成时,您想要使用它们的值来计算Route。
这是一个可剥夺的例子:
复制代码代码如下:
CompletableFuture
CompletableFuture
CompletableFuture
customerFuture.thenCombine(shopFuture,(cust,shop)->findRoute(cust,shop));
//...
privateRoutefindRoute(Customercustomer,Shopshop)//...
请注意,在Java8中可以用(cust,shop)->findRoute(cust,shop)简单地代替this:
:
findRoute方法的引用:
复制代码代码如下:
customerFuture.thenCombine(shopFuture,this:
:
findRoute);
你也知道,我们有customerFuture和shopFuture。
那么routeFuture包装它们然后“等待”它们完成。
当他们准备好了,它会运行我们提供的函数来结合所有的结果(findRoute())。
当两个基本的futures完成并且findRoute()也完成时,这样routeFuture将会完成。
九、等待所有的CompletableFutures完成
如果不是产生新的CompletableFuture连接这两个结果,我们只是希望当完成时得到通知,我们可以使用thenAcceptBoth()/runAfterBoth()系列的方法,(…Async变量也是可用的)。
它们的工作方式与thenAccept()和thenRun()类似,但是是等待两个futures而不是一个:
复制代码代码如下:
CompletableFuture
extendsU>other,BiConsumer
superT,?
superU>block)
CompletableFuture
>other,Runnableaction)
想象一下上面的例子,这不是产生新的CompletableFuture,你只是想要立刻发送一些事件或刷新GUI。
这可以很容易地实现:
thenAcceptBoth():
复制代码代码如下:
customerFuture.thenAcceptBoth(shopFuture,(cust,shop)->{
finalRouteroute=findRoute(cust,shop);
//refreshGUIwithroute
});
我希望我是错的,但也许有些人会问自己一个问题:
为什么我不能简单地阻塞这两个futures呢?
就像:
复制代码代码如下:
Future
Future
findRoute(customerFuture.get(),shopFuture.get());
好了,你当然可以这么做。
但是最关键的一点是CompletableFuture是允许异步的,它是事件驱动的编程模型而不是阻塞并急切地等待着结果。
所以在功能上,上面两部分代码是等价的,但后者没有必要占用一个线程来执行。
十、等待第一个CompletableFuture来完成任务
另一个有趣的事是CompletableFutureAPI可以等待第一个(与所有相反)完成的future。
当你有两个相同类型任务的结果时就显得非常方便,你只要关心响应时间就行了,没有哪个任务是优先的。
API方法(…Async变量也是可用的):
复制代码代码如下:
CompletableFuture
extendsT>other,Consumer
superT>block)
CompletableFuture
>other,Runnableaction)
作为一个例子,你有两个系统可以集成。
一个具有较小的平均响应时间但是拥有高的标准差,另一个一般情况下较慢,但是更加容易预测。
为了两全其美(性能和可预测性)你可以在同一时间调用两个系统并等着谁先完成。
通常这会是第一个系统,但是在进度变得缓慢时,第二个系统就可以在可接受的时间内完成:
复制代码代码如下:
CompletableFuture
CompletableFuture
fast.acceptEither(predictable,s->{
System.out.println("Result:
"+s);
});
s代表了从fetchFast()或是fetchPredictably()得到的String。
我们不必知道也无需关心。
十一、完整地转换第一个系统
applyToEither()算是acceptEither()的前辈了。
当两个futures快要完成时,后者只是简单地调用一些代码片段,applyToEither()将会返回一个新的future。
当这两个最初的futures完成时,新的future也会完成。
API有点类似于(…Async变量也是可用的):
复制代码代码如下:
CompletableFutureapplyToEither(CompletableFuture
extendsT>other,Function
superT,U>fn)
这个额外的fn功能在第一个future被调用时能完成。
我不确定这个专业化方法的目的是什么,毕竟一个人可以简单地使用:
fast.applyToEither(predictable).thenApply(fn)。
因为我们坚持用这个API,但我们的确不需要额外功能的应用程序,我会简单地使用Function.identity()占位符:
复制代码代码如下:
CompletableFuture
CompletableFuture
CompletableFuture
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