java中实现异步编程的核心在于避免主线程阻塞，提高响应速度和吞吐量，主要通过completablefuture实现。1. completablefuture提供supplyasync()和runasync()创建异步任务，前者用于有返回值的任务，后者用于无返回值的任务；2. 异常处理可通过exceptionally()返回默认值或handle()统一处理结果与异常；3. 组合多个异步任务可使用thenapply()转换结果、thencompose()链式依赖任务、thencombine()合并两个独立任务的结果；4. 线程池选择上，默认使用forkjoinpool.commonpool()适合cpu密集型任务，i/o密集型或需控制并发时应自定义线程池并通过参数传入；5. 避免阻塞应避免调用get()方法，改用thenaccept()或thenapplyasync()将后续操作放入异步线程执行，确保非阻塞特性。
Java中实现异步编程，核心在于避免主线程阻塞，提高程序响应速度和吞吐量。CompletableFuture是Java 8引入的强大的异步编程工具，它提供了灵活的方式来处理异步任务的结果，组合多个异步操作，以及处理异常。
CompletableFuture的使用方法
CompletableFuture提供了多种静态方法来创建异步任务，例如supplyAsync()、runAsync()。supplyAsync()用于执行有返回值的任务，而runAsync()用于执行没有返回值的任务。
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// 执行一个有返回值的异步任务 CompletableFuturefuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { // 模拟耗时操作 try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); throw new RuntimeException(e); } return "Hello, Async!"; }); // 执行一个没有返回值的异步任务 CompletableFuture futureVoid = CompletableFuture.runAsync(() -> { // 模拟耗时操作 try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); throw new RuntimeException(e); } System.out.println("Async task completed!"); }); // 获取异步任务的结果 (会阻塞直到结果可用) try { String result = future.get(); System.out.println(result); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }
关键在于，supplyAsync和runAsync默认使用ForkJoinPool.commonPool()线程池。如果需要自定义线程池，可以传入Executor参数。 这点需要注意，避免所有异步任务都挤在同一个公共线程池里。
如何处理异步任务的异常？
CompletableFuture提供了exceptionally()、handle()等方法来处理异常。exceptionally()允许你提供一个函数，在发生异常时返回一个默认值。handle()则允许你同时处理正常结果和异常情况。
CompletableFuturefutureWithException = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { // 模拟可能抛出异常的操作 if (Math.random() > 0.5) { throw new RuntimeException("Something went wrong!"); } return "Success!"; }).exceptionally(ex -> { System.err.println("Exception occurred: " + ex.getMessage()); return "Default Value"; // 返回默认值 }); try { String result = futureWithException.get(); System.out.println("Result: " + result); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }
handle方法更强大，它接收一个BiFunction，可以根据结果和异常进行更复杂的处理。 个人觉得，使用handle可以避免多层嵌套的try-catch，代码更简洁。
CompletableFuture如何组合多个异步任务？
AJAX即“Asynchronous Javascript And XML”（异步JavaScript和XML），是指一种创建交互式网页应用的网页开发技术。它不是新的编程语言，而是一种使用现有标准的新方法，最大的优点是在不重新加载整个页面的情况下，可以与服务器交换数据并更新部分网页内容，不需要任何浏览器插件，但需要用户允许JavaScript在浏览器上执行。《php中级教程之ajax技术》带你快速
CompletableFuture提供了thenApply()、thenCompose()、thenCombine()等方法来组合多个异步任务。thenApply()用于对异步任务的结果进行转换。thenCompose()用于将一个异步任务的结果传递给另一个异步任务。thenCombine()用于合并两个独立的异步任务的结果。
CompletableFuturefuture1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello"); CompletableFuture future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "World"); // 使用 thenCombine 合并两个 Future 的结果 CompletableFuture combinedFuture = future1.thenCombine(future2, (s1, s2) -> s1 + ", " + s2); // 使用 thenApply 对结果进行转换 CompletableFuture transformedFuture = combinedFuture.thenApply(String::toUpperCase); try { String result = transformedFuture.get(); System.out.println(result); // 输出: HELLO, WORLD } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }
thenCompose适用于一个任务的完成依赖于另一个任务的结果的场景。 例如，从数据库查询用户信息，然后根据用户信息查询订单信息。
CompletableFuture中的线程池选择有什么讲究？
选择合适的线程池至关重要。 默认的ForkJoinPool.commonPool()适用于CPU密集型任务，但如果你的任务是I/O密集型，或者需要控制并发度，那么自定义线程池是更好的选择。
// 创建一个固定大小的线程池 ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10); CompletableFuturefutureWithExecutor = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { // 模拟耗时操作 try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); throw new RuntimeException(e); } return "Hello from custom executor!"; }, executor); try { String result = futureWithExecutor.get(); System.out.println(result); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { executor.shutdown(); // 关闭线程池 }
需要注意的是，使用自定义线程池后，一定要记得关闭线程池，释放资源。 否则，可能会导致程序无法正常退出。
如何避免CompletableFuture的阻塞？
虽然get()方法可以获取异步任务的结果，但它会阻塞当前线程。 为了避免阻塞，可以使用thenAccept()、thenApplyAsync()等方法。 thenAccept()在异步任务完成后执行一个Consumer，而thenApplyAsync()则在另一个异步任务中执行转换操作。
CompletableFuturefutureNonBlocking = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { // 模拟耗时操作 try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); throw new RuntimeException(e); } return "Non-blocking result!"; }); // 使用 thenAccept 在异步任务完成后执行一个 Consumer futureNonBlocking.thenAccept(result -> { System.out.println("Result (non-blocking): " + result); }); // 使用 thenApplyAsync 在另一个异步任务中执行转换操作 CompletableFuture transformedFutureNonBlocking = futureNonBlocking.thenApplyAsync(String::toUpperCase); transformedFutureNonBlocking.thenAccept(result -> { System.out.println("Transformed result (non-blocking): " + result); }); // 注意：这里不要调用 get()，否则就阻塞了
避免阻塞的关键在于，不要使用get()方法，而是使用thenAccept、thenApplyAsync等方法，将后续操作也放到异步线程中执行。 这样才能真正实现非阻塞的异步编程。
