面试官：用过CompletableFuture吗？

我发现，“各领风骚数百年，一代新人换旧人”是任何事物的底层逻辑，Java面试八股文也不例外。

前几年，但凡面试中问到多线程相关内容，那一定少不了“说下线程池7大参数的作用”，现在已经换成了“用过CompletableFuture吗？说说你对它的理解”。

至于原因，我觉得一定少不了两点，一个是CompletableFuture真实用，另一个是CompletableFuture真好用。下面我们就来详细介绍一下。

Future 和 FutureTask

从上图我们可以看到，CompletableFuture 实现了 Future 与 CompletionStage 两个接口。

其中，CompletionStage 接口和 CompletableFuture 类是在Java 8中同时新增的，而 Future 接口则是在Java 5中产生的。因此，我们可以认为 CompletableFuture 是 Future 及其实现类 FutureTask 的增强版本。

我们先来回顾一下 Future 和 FutureTask。代码demo如下：

package com.example.demo;

import java.util.concurrent.*;

public class FutureTaskDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {

        FutureTask<String> futureTask1 = new FutureTask<>(new Callable<String>() {
            @Override
            public String call() throws Exception {
                Thread.sleep(2000);
                return "futureTask1 执行完成";
            }
        });
        new Thread(futureTask1).start();

        FutureTask<String> futureTask2 = new FutureTask<>(new Callable<String>() {
            @Override
            public String call() throws Exception {
                Thread.sleep(2100);
                return "futureTask2 执行完成";
            }
        });
        new Thread(futureTask2).start();

        while (true) {
            //isDone() 方法的作用是，判断任务是否执行完毕，通常在程序中轮询使用
            if (futureTask1.isDone() && futureTask2.isDone()) {
                //get() 方法的作用是，以阻塞的方式，获取任务执行结果
                System.out.println(futureTask1.get());
                System.out.println(futureTask2.get());
                break;
            }

        }
    }
}

我们可以看到，Future 和 FutureTask 的功能比较单一，只支持 get() 和 isDone() 方法，一旦业务场景稍微复杂一些，则需要在此基础上写很多业务代码才能支持。

而CompletableFutrue的出现，则正是为了解决这个问题。下面我们来梳理一下CompletableFutrue的诸多用法。

1、任务异步化

CompletableFuture允许任务在后台线程中异步执行，不会阻塞主线程。

Demo1：

package com.example.demo;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

public class CompletableFutureDemo {
    public static void main(String[] args) {

        CompletableFuture future1 = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            System.out.println("执行没有返回值的任务");
        });

        CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            return "执行有返回值的任务";
        });

        System.out.println(future2.join());
    }

}

打印日志如下：

执行没有返回值的任务
执行有返回值的任务

如 Demo1 所示，使用 runAsync() 方法执行任务是没有返回值的，而通过 supplyAsync() 方法执行任务则支持返回值，可以通过 get() 和 join() 方法获取。

两者区别是，get() 方法抛出检查时异常，程序必须进行处理，而 join() 方法抛出运行时异常，程序可不做处理。

2、任务依赖

通过CompletableFuture提供的方法，可以方便地对任务进行链式操作，构建复杂的任务依赖关系。

Demo2：

package com.example.demo;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

public class CompletableFutureDemo {
    public static void main(String[] args) {

        CompletableFuture future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("执行第一个任务");
            return 0;
        }).thenRun(() -> {
            System.out.println("执行第二个任务");
        }).thenRun(() -> {
            System.out.println("执行第三个任务");
        });

        CompletableFuture future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 5)
        .thenAccept(result -> {
            System.out.println("任务执行结果 = " + result * 3);
        }).thenAccept(result -> {
            System.out.println("任务执行完成");
        });

        CompletableFuture<Integer> future3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 5)
        .thenApply(result -> result * 3)
        .thenApply(result -> result + 3);

        System.out.println(future3.join());
    }

}


打印日志如下：

执行第一个任务
执行第二个任务
执行第三个任务
任务执行结果 = 15
任务执行完成
18

如 Demo2 所示，我们可以通过thenRun() 、thenAccept()、thenApply() 方法将前后任务连接起来，形成前后有依赖的任务链。其中：

• thenRun(Runnable runnable): 对异步任务的结果进行操作，不能传入参，也没有返回值。
• thenAccept(Consumer consumer): 对异步任务的结果进行消费，可以传入参，但没有返回值。
• thenApply(Function function): 对异步任务的结果进行转换，可传入参，返回一个新的CompletableFuture。
  

3、任务并行取第一个

CompletableFuture支持多个任务的并行执行，且返回第一个最先完成的任务结果。

Demo3：

package com.example.demo;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) {

        CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "朋友小王去你家送药");
        CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "朋友小张去你家送药");

        CompletableFuture<Object> anyFutures = CompletableFuture.anyOf(future1, future2);

        System.out.println(anyFutures.join());
    }
}


打印日志如下：

朋友小王去你家送药

如 Demo3 所示，我们可以通过 anyOf() 方法来进行实现。需要注意的是，如果最快完成的任务出现异常，则返回的CompletableFuture 执行 get() 方法时会抛出异常。

4、任务并行取全部

CompletableFuture支持多个任务的并行执行，等到所有结果产生后，再进行汇总计算。

Demo4：

package com.example.demo;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) {

        CompletableFuture<Integer> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 15);
        CompletableFuture<Integer> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 10);

        CompletableFuture<Integer> allFutures = CompletableFuture.allOf(future1, future2).thenApply(res -> {
            return future1.join()  + future2.join();
        });

        System.out.println(allFutures.join());
    }
}


打印日志如下：

25

如 Demo4 所示，我们可以通过 allOf() 方法来进行实现。 需要注意的是，如果任意一个任务出现异常，则返回的CompletableFuture 执行 get() 方法时会抛出异常。

5、任务回调

CompletableFuture支持某个任务执行完成后，去继续执行一个回调方法。

Demo5：

package com.example.demo;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) {

        CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            return "返回任务结果";
        });

        CompletableFuture<String> future1Callback = future1.whenComplete((result, throwable) -> {
            System.out.println("执行回调任务");
        });

        System.out.println(future1Callback.join());

        CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            return "返回任务结果";
        });

        CompletableFuture<String> future2Callback = future2.handle((result, throwable) -> {
            return "返回回调结果";
        });

        System.out.println(future2Callback.join());

    }
}


打印日志如下：

执行回调任务
返回任务结果
返回回调结果

如 Demo5 所示，我们可以通过 whenComplete()、handle() 方法实现任务回调。两者区别在于：

• whenComplete() 方法没有返回值，且返回的 CompletableFuture 为任务结果，而非回调结果。
• handle() 方法有返回值，且返回的 CompletableFuture 为回调结果。

结语

其实，CompletableFuture的方法还有很多，但本着少即是多的原则，这里只梳理了我们在日常coding中最常用到的，以及技术面试中最常用到问到的那80%。