在JDK1.5已經提供了Future和Callable的實現,可以用於阻塞式獲取結果,如果想要非同步獲取結果,通常都會以輪詢的方式去獲取結果,如下:

//定義一個非同步任務
Future<String> future = executor.submit(()->{
       Thread.sleep(2000);
       return "hello world";
});
//輪詢獲取結果
while (true){
    if(future.isDone()) {
         System.out.println(future.get());
         break;
     }
 }
 

從上面的形式看來輪詢的方式會耗費無謂的CPU資源，而且也不能及時地得到計算結果.所以要實現真正的非同步,上述這樣是完全不夠的,在Netty中,我們隨處可見非同步程式設計

ChannelFuture f = serverBootstrap.bind(port).sync();
f.addListener(new GenericFutureListener<Future<? super Void>>() {
                @Override
                public void operationComplete(Future<? super Void> future) throws Exception {
                    System.out.println("complete");
                }
            });
 

而JDK1.8中的CompletableFuture就為我們提供了非同步函數語言程式設計,CompletableFuture提供了非常強大的Future的擴充套件功能，可以幫助我們簡化非同步程式設計的複雜性，提供了函數語言程式設計的能力，可以通過回撥的方式處理計算結果，並且提供了轉換和組合CompletableFuture的方法。

1. 建立CompletableFuture物件

CompletableFuture提供了四個靜態方法用來建立CompletableFuture物件：

public static CompletableFuture<Void>   runAsync(Runnable runnable)
public static CompletableFuture<Void>   runAsync(Runnable runnable, Executor executor)
public static <U> CompletableFuture<U>  supplyAsync(Supplier<U> supplier)
public static <U> CompletableFuture<U>  supplyAsync(Supplier<U> supplier, Executor executor)
 

Asynsc表示非同步,而supplyAsync與runAsync不同在與前者非同步返回一個結果,後者是void.第二個函式第二個引數表示是用我們自己建立的執行緒池,否則採用預設的ForkJoinPool.commonPool()作為它的執行緒池.其中Supplier是一個函式式介面,代表是一個生成者的意思,傳入0個引數,返回一個結果.(更詳細的可以看我另一篇文章)

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
            return "hello world";
  });
System.out.println(future.get());  //阻塞的獲取結果  ''helllo world"

2. 主動計算

以下4個方法用於獲取結果

//同步獲取結果
public T    get()
public T    get(long timeout, TimeUnit unit)
public T    getNow(T valueIfAbsent)
public T    join()

getNow有點特殊，如果結果已經計算完則返回結果或者丟擲異常，否則返回給定的valueIfAbsent值。join()與get()區別在於join()返回計算的結果或者丟擲一個unchecked異常(CompletionException)，而get()返回一個具體的異常.

• 主動觸發計算.

public boolean complete(T  value)
public boolean completeExceptionally(Throwable ex)

上面方法表示當呼叫CompletableFuture.get()被阻塞的時候,那麼這個方法就是結束阻塞,並且get()獲取設定的value.

 
 public static CompletableFuture<Integer> compute() {
        final CompletableFuture<Integer> future = new CompletableFuture<>();
        return future;
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        final CompletableFuture<Integer> f = compute();
        class Client extends Thread {
            CompletableFuture<Integer> f;
            Client(String threadName, CompletableFuture<Integer> f) {
                super(threadName);
                this.f = f;
            }
            @Override
            public void run() {
                try {
                    System.out.println(this.getName() + ": " + f.get());
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (ExecutionException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        new Client("Client1", f).start();
        new Client("Client2", f).start();
        System.out.println("waiting");
        //設定Future.get()獲取到的值
        f.complete(100);
        //以異常的形式觸發計算
        //f.completeExceptionally(new Exception());
        Thread.sleep(1000);
    }

3. 計算結果完成時的處理

public CompletableFuture<T>     whenComplete(BiConsumer<? super T,? super Throwable> action)
public CompletableFuture<T>     whenCompleteAsync(BiConsumer<? super T,? super Throwable> action)
public CompletableFuture<T>     whenCompleteAsync(BiConsumer<? super T,? super Throwable> action, Executor executor)
public CompletableFuture<T>     exceptionally(Function<Throwable,? extends T> fn)

上面4個方法是當計算階段結束的時候觸發,BiConsumer有兩個入參,分別代表計算返回值,另外一個是異常.無返回值.方法不以Async結尾，意味著Action使用相同的執行緒執行，而Async可能會使用其它的執行緒去執行(如果使用相同的執行緒池，也可能會被同一個執行緒選中執行)。

future.whenCompleteAsync((v,e)->{
       System.out.println("return value:"+v+"  exception:"+e);
 });

• handle()

public <U> CompletableFuture<U>     handle(BiFunction<? super T,Throwable,? extends U> fn)
public <U> CompletableFuture<U>     handleAsync(BiFunction<? super T,Throwable,? extends U> fn)
public <U> CompletableFuture<U>     handleAsync(BiFunction<? super T,Throwable,? extends U> fn, Executor executor)

與whenComplete()不同的是這個函式返回CompletableFuture並不是原始的CompletableFuture返回的值,而是BiFunction返回的值.

4. CompletableFuture的組合

• thenApply
  當計算結算完成之後,後面可以接繼續一系列的thenApply,來完成值的轉化.

public <U> CompletableFuture<U>     thenApply(Function<? super T,? extends U> fn)
public <U> CompletableFuture<U>     thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn)
public <U> CompletableFuture<U>     thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn, Executor executor)

它們與handle方法的區別在於handle方法會處理正常計算值和異常，因此它可以遮蔽異常，避免異常繼續丟擲。而thenApply方法只是用來處理正常值，因此一旦有異常就會丟擲。

  CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
            
            return "hello world";
        });

CompletableFuture<String> future3 = future.thenApply((element)->{
            return element+"  addPart";
        }).thenApply((element)->{
            return element+"  addTwoPart";
        });
        System.out.println(future3.get());//hello world  addPart  addTwoPart

5. CompletableFuture的Consumer

只對CompletableFuture的結果進行消費,無返回值,也就是最後的CompletableFuture是void.

public CompletableFuture<Void>  thenAccept(Consumer<? super T> action)
public CompletableFuture<Void>  thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action)
public CompletableFuture<Void>  thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action, Executor executor)

//入參為原始的CompletableFuture的結果.
CompletableFuture future4 = future.thenAccept((e)->{
            System.out.println("without return value");
        });
future4.get();

• thenAcceptBoth

這個方法用來組合兩個CompletableFuture,其中一個CompletableFuture等待另一個CompletableFuture的結果.

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
            return "hello world";
        });
CompletableFuture future5 =  future.thenAcceptBoth(CompletableFuture.completedFuture("compose"),
                (x, y) -> System.out.println(x+y));//hello world compose

6. Either和ALL

thenAcceptBoth是當兩個CompletableFuture都計算完成，而我們下面要了解的方法applyToEither是當任意一個CompletableFuture計算完成的時候就會執行。

Random rand = new Random();
        CompletableFuture<Integer> future9 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                Thread.sleep(1000 + rand.nextInt(1000));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return 100;
        });
        CompletableFuture<Integer> future10 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                Thread.sleep(1000 + rand.nextInt(1000));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return 200;
        });
        //兩個中任意一個計算完成,那麼觸發Runnable的執行
        CompletableFuture<String> f =  future10.applyToEither(future9,i -> i.toString());
        //兩個都計算完成,那麼觸發Runnable的執行
        CompletableFuture f1 = future10.acceptEither(future9,(e)->{
            System.out.println(e);
        });
        System.out.println(f.get());

如果想組合超過2個以上的CompletableFuture,allOf和anyOf可能會滿足你的要求.allOf方法是當所有的CompletableFuture都執行完後執行計算。anyOf方法是當任意一個CompletableFuture執行完後就會執行計算，計算的結果相同。

總結

有了CompletableFuture之後,我們自己實現非同步程式設計變得輕鬆很多,這個類也提供了許多方法來組合CompletableFuture.結合Lambada表示式來用,變得很輕鬆.