万字长文！用代码实例带你彻底：精通CompletableFutu

前言

创建线程的方式只有两种：继承Thread或者实现Runnable接口。 但是这两种方法都存在一个缺陷，没有返回值

Java 1.5 以后，可以通过向线程池提交一个Callable来获取一个包含返回值的Future对象

Future接口的局限性

当Future的线程进行了一个非常耗时的操作，那我们的主线程也就阻塞了。

当我们在简单业务上，可以使用Future的另一个重载方法get(long,TimeUnit)来设置超时时间，避免我们的主线程被无穷尽地阻塞。

单纯使用Future接口或者FutureTask类并不能很好地完成以下我们所需的业务

将两个异步计算合并为一个，这两个异步计算之间相互独立，同时第二个又依赖于第一个的结果
等待Future集合中的所有任务都完成。
仅等待Future集合种最快结束的任务完成，并返回它的结果。
通过编程方式完成一个Future任务的执行
当Future的完成时间完成时会收到通知，并能使用Future的计算结果进行下一步的的操作，不只是简单地阻塞等待操作的结果

什么是CompletableFuture

在Java 8中, 新增类: CompletableFuture，结合了Future的优点，提供了非常强大的Future的扩展功能，可以帮助我们简化异步编程的复杂性，提供了函数式编程的能力，可以通过回调的方式处理计算结果

CompletableFuture被设计在Java中进行异步编程。主线程不用为了任务的完成而阻塞/等待，你可以用主线程去并行执行其他的任务。 使用这种并行方式，极大地提升了程序的表现。

CompletableFuture实现了Future接口，因此有异步执行返回结果的能力。
CompletableFuture实现了CompletionStage接口，该接口是Java8新增得一个接口，用于异步执行中的阶段处理，其大量用在Lambda表达式计算过程中，目前只有CompletableFuture一个实现类。

public class CompletableFuture<T> implements Future<T>, CompletionStage<T> {

方法命名规则

带有Async后缀方法都是异步另外线程执行，没有就是复用之前任务的线程
带有Apply标识方法都是可以获取返回值+有返回值的
带有Accept标识方法都是可以获取返回值
带有run标识的方法不可以获取返回值和无返回值，只是运行

get方法和join方法

join：阻塞获取结果或抛出非受检异常。
get: 阻塞获取结果或抛出受检测异常，需要显示进行try...catch处理

不同线程池使用

默认线程池执行

/**
 * 默认线程池
 * 运行结果：
 * main.................start.....
 * main.................end......
 * 当前线程：ForkJoinPool.commonPool-worker-9
 * 运行结果：5
 */
@Test
public void defaultThread() {
    System.out.println("main.................start.....");
    CompletableFuture.runAsync(() -> {
        System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName());
        int i = 10 / 2;
        System.out.println("运行结果：" + i);
    });
    System.out.println("main.................end......");
}

默认使用 ForkJoinPool.commonPool()，commonPool是一个会被很多任务共享的线程池，commonPool 设计时的目标场景是运行 非阻塞的 CPU 密集型任务，为最大化利用 CPU，其线程数默认为 CPU 数量- 1

哪些地方使用了commonPool
CompletableFuture
Parallel Streams
为什么要引入commonPool
为了避免任何并行操作都引入一个线程池，最坏情况会导致在单个JVM上创建了太多的池线程，降低效率。
commonPool线程池是怎么创建和使用的
ForkJoinTask一定会运行在一个ForkJoinPool中，如果没有显式地交它提交到ForkJoinPool，会使用一个common池（全进程共享）来执行任务。

自定义线程池执行

自定义一个线程池

private ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(10, 10,
        0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
        new LinkedBlockingQueue<Runnable>());

使用定义的线程池

/**
 * 自定义线程池
 * 运行结果：
 * main.................start.....
 * main.................end......
 * 当前线程：pool-1-thread-1
 * 运行结果：5
 */
@Test
public void myThread() {
    System.out.println("main.................start.....");
    CompletableFuture.runAsync(() -> {
        System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName());
        int i = 10 / 2;
        System.out.println("运行结果：" + i);
    },executor);
    System.out.println("main.................end......");
}

开启一个异步

runAsync-无返回值

使用runAsync开启一个异步任务线程，该方法无结果返回，适合一些不需要结果的异步任务

/***
 * 无返回值
 *  runAsync
 *  结果：
 * main.................start.....
 * main.................end......
 * 当前线程：33
 * 运行结果：5
 */
@Test
public void runAsync() {
    System.out.println("main.................start.....");
    CompletableFuture.runAsync(() -> {
        System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getId());
        int i = 10 / 2;
        System.out.println("运行结果：" + i);
    }, executor);
    System.out.println("main.................end......");
}

supplyAsync-有返回值

使用completableFuture.get()方法获取结果，这时程序会阻塞到这里直到结果返回。

/**
 * 有返回值
 * supplyAsync
 * 结果：
 * main.................start.....
 * 当前线程：33
 * 运行结果：5
 * main.................end.....5
 */
@Test
public void supplyAsync() throws ExecutionException, InterruptedException {
    System.out.println("main.................start.....");
    CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getId());
        int i = 10 / 2;
        System.out.println("运行结果：" + i);
        return i;
    }, executor);
    System.out.println("main.................end....." + completableFuture.get());
}

如果要超时就得往下执行，请使用completableFuture.get(long timeout, TimeUnit unit)方法。

线程串行化方法
带有Async后缀方法都是异步另外线程执行，没有就是复用之前任务的线程

thenApply-上面任务执行完执行+获取返回值+有返回值