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CompletableFuture 和 Future 的选择，以及CompletableFuture的用法

news 2025/10/30 15:34:02

在 Java 编程中，异步编程是一种重要的技术，它允许你在执行长时间运行的任务时不会阻塞主线程。为了支持异步编程，Java 提供了 Future 和 CompletableFuture 这两个关键的类。在本文中，我们将比较它们的特点、优缺点以及使用场景。

Future 的特点：

特点：
- Future 是 Java 5 引入的接口，用于表示一个异步计算的结果。
- Future 可以通过 get 方法来获取异步操作的结果，但该方法是阻塞的，如果异步操作未完成，它会一直等待。
- Future 不提供一种直接的方式来添加回调函数，处理操作完成后的结果或异常。
- Future 只能表示异步任务是否完成，而不能手动触发任务的完成或组合多个任务。
优点：
- 简单易用，适用于基本的异步操作。
缺点：
- 阻塞问题：get 方法会阻塞当前线程，如果异步任务很慢或永远不完成，会导致程序出现长时间阻塞。
- 缺乏异步编程的灵活性：难以编写复杂的异步代码，例如组合多个异步任务或处理异常。
使用场景：
- 适用于简单的异步任务，不需要处理复杂的回调或组合多个任务的结果。

CompletableFuture 的特点：

特点：
- CompletableFuture 是 Java 8 引入的类，是 Future 的增强版。
- 支持非阻塞的异步操作，可以使用回调函数（例如 thenApply、thenCompose）来处理操作完成后的结果。
- 可以手动触发任务的完成，使得编写自定义的异步逻辑更加灵活。
- 支持组合多个异步任务的结果。
优点：
- 异步编程更加灵活和强大，可以处理复杂的异步操作。
- 可以避免阻塞，提高程序性能。
缺点：
- 学习曲线较陡峭，相对复杂，需要更多的理解和实践。
- 需要小心管理线程池和资源，以避免资源泄漏或性能问题。
使用场景：
- 适用于复杂的异步编程场景，需要组合多个异步任务，处理异常，或者避免阻塞。
- 需要更多控制和灵活性的情况，如超时处理、异步事件处理等。

CompletableFuture 的使用方法：

现在让我们深入了解一下 CompletableFuture 的使用方法。

创建 CompletableFuture：

你可以使用不同的方式创建 CompletableFuture 对象，最常见的是使用 CompletableFuture.supplyAsync 或 CompletableFuture.runAsync 方法，这些方法接受一个 Supplier 或 Runnable 作为参数，并返回一个 CompletableFuture 对象。

CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 42);
CompletableFuture<Void> futureVoid = CompletableFuture.runAsync(() -> doSomething());

异步操作：

CompletableFuture 允许你执行异步操作，这些操作不会阻塞当前线程。你可以将需要执行的操作包装在 CompletableFuture 中，然后使用 thenApply、thenCompose、thenAccept 等方法来定义操作完成后的回调。

CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 42);
CompletableFuture<String> futureResult = future.thenApply(result -> "Result: " + result);

组合 CompletableFuture：

你可以将多个 CompletableFuture 组合在一起，以便在它们都完成时执行某个操作，或者在其中任何一个完成时执行某个操作。这可以使用 thenCombine、thenCompose、thenCombineAsync 等方法来实现。

CompletableFuture<Integer> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 42);
CompletableFuture<Integer> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 23);
CompletableFuture<Integer> combinedFuture = future1.thenCombine(future2, (result1, result2) -> result1 + result2);

异常处理：

CompletableFuture 允许你处理异步操作中可能发生的异常。你可以使用 exceptionally 或 handle 方法来捕获和处理异常。

CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {// Simulate an exceptionthrow new RuntimeException("Error!");
});CompletableFuture<Integer> resultFuture = future.exceptionally(ex -> {System.out.println("Caught exception: " + ex.getMessage());return 0; // Provide a default value
});

等待 CompletableFuture 完成：

你可以使用 get 方法等待 CompletableFuture 的完成，但要小心，因为它会阻塞当前线程，直到任务完成。

CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 42);
try {Integer result = future.get();System.out.println("Result: " + result);
} catch (Exception e) {// Handle exceptions
}

组合多个 CompletableFuture：

使用 CompletableFuture.allOf 或 CompletableFuture.anyOf 可以组合多个 CompletableFuture，以等待它们全部完成或任何一个完成。

CompletableFuture<Integer> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 42);
CompletableFuture<Integer> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 23);CompletableFuture<Void> allOfFuture = CompletableFuture.allOf(future1, future2);
CompletableFuture<Object> anyOfFuture = CompletableFuture.anyOf(future1, future