简介

CompletableFuture<T>实际就是Future<T>+CompletionStage<T>。

T：CompletableFuture#get()方法返回的结果类型。

Future<T>：异步计算的结果，一个在计算完成后会出现在Future中的结果。

CompletionStage<T>：异步计算的一个阶段，由上一阶段在完成时触发。

所以：

CompletableFuture<T>：异步计算的阶段和结果。

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Future<T>

指异步计算的结果，提供如下方法：

Future<T> methods

get()方法会等待计算执行完再返回结果，在等待过程中因为Future在另外的线程中执行，所以不会阻塞调用线程的运算，如图

Future模式

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CompletionStage<T>

1. CompletionStage表示异步计算的一个阶段（stage），这个阶段执行一个动作或者计算一个结果，它由上一阶段在完成时触发。它的计算参数是触发它的阶段的计算结果，如图：

A由B触发，B的输入参数为A的返回结果

2. 一个stage可由一个stage、两个stage的其中一个、两个stage一起触发，如图：

CompletionStage的三种触发方式

3. 根据计算所需要的参数和返回结果，一个stage的计算可分为：

Function<T, R>：有输入T，有输出R；== 根据输入T计算结果R

Consumer<T>：有输入T，无输出；== 根据输入T执行动作

Runnable：无输入，无输出；== 执行动作

如图：

stage计算的类型

Runnable很常见，下面介绍下Function和Consumer。

Function<T, R> & BiFunction<T, U, R>

Function<T, R>：代表一个输入参数为T返回结果为R的函数：T -> R

参数：T： 方法的参数值类型

返回值：R：方法的返回值类型

其主要方法为apply(T)：R，可以将参数T转换为R类型并返回。如图：

Function<T, R>

Function<T, U, R>：代表输入参数为T和U，返回结果为R的函数：(T, U) -> R

参数：T，U： 方法的参数值类型

返回值：R：方法的返回值类型

Consumer<T> & BiConsumer<T, U>

Consumer<T>：代表输入为T但没有返回结果的操作：T -> ()

参数：T： 方法的参数值类型

返回值：无

其主要方法为accept(T)，可以接受参数T并执行计算，如图

Consumer<T>

BiConsumer<T, U>：代表输入为T和U但没有返回结果的操作：T -> ()

参数：T，U： 方法的参数值类型

返回值：无

4. 如果计算有且仅对stage A有依赖，则使用带有前缀"then"的方法，如图：

单个依赖关系

5. 如果计算需要stageA和stageB都完成才能被执行，则使用带有"combine"或"both"的方法，如图：

and依赖

6. 如果计算需要stageA或stageB的其中一个完成就可以触发，使用带有"either"的方法，如图：

or依赖

7. 计算的执行方式分为：默认执行方式，异步执行方式，自定义执行方式。

默认执行方式方法不带有"async"后缀，异步执行方式带有"async"后缀，自定义执行方式带有"async"后缀且有Executor参数。

默认执行方式的方法在stage所在线程执行，如图：

默认执行方式

async执行方式在另外的线程b执行，其触发的stage也在b中执行，如图

异步执行方式

自定义执行方式在自定义线程b执行，其触发的stage也在b中执行，如图

自定义执行方式

8. 如果一个stage不管有没有发生异常，都需要执行依赖它的计算（Function或Consumer），则使用handle(BiFunction)或whenComplete(BiConsumer)方法。

如果需要像java catch()方法一样捕获stage执行过程中抛出的CompletionException异常，使用execeptionally()方法。

如图：

stage抛出异常

9. 如果一个stage同时触发了若干个计算，则这些计算的执行顺序不一定，如图：

同一个stage触发的计算

10. "thenXXX"方法的实现：

"thenXXX"方法

11. “combine” "both"方法的实现：

"combine" "both"方法

12. “either”方法实现：

"either"方法

13. “handle” "whenComplete"方法实现：

”handle“ "whenComplete"方法

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CompletableFuture<T>

CompletableFuture<T>实现了Future<T>接口和CompletionStage<T>接口，因此有上述所有Future和CompletionStage功能，另外还提供“无输入，有输出”的计算：

无输入，有输出的计算阶段

Supplier<T>

Supplier<T>：代表一个无输入参数但返回T的函数：() -> T

参数：无

返回值：T：方法的返回值类型

其主要方法是get()，可以返回T类型的值，如下

Supplier<T>

CompleteableFuture也提供方法直接返回计算结果的方法，这些方法以"complete"为前缀，如下：

CompletableFuture的complete方法

但当有两个或以上的线程调用complete()方法时，只有一个线程会成功。

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CompletableFuture VS ListenableFuture

CompletableFuture属于java.util.concurrent.CompletableFuture包，属于JDK。

ListenableFuture属于com.google.common.util.concurrent包，属于guava。可参考https://github.com/google/guava/wiki/ListenableFutureExplained。

CompletableFuture扩展自Future和CompletionStage，而ListenableFuture仅仅扩展自Future。ListenableFuture在Future的基础上增加了listener，使得future异步执行的内容完成后会主动通知调用线程，而不需要使用future.get()等待。而CompletableFuture同样无需使用future.get()等待，因为结合了CompletionStage，在future异步执行的内容完成后可以使用thenAccept等等众多方法再执行下一步操作。

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总结

CompletableFuture将异步计算简化成了一系列有序的步骤，避免了使用回调函数使得代码变得分散和相互嵌套。

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