使用Java CompletableFuture提高异步编程效率

一、异步编程的挑战

随着互联网的发展，大量的网络请求使得异步编程变得越来越重要。异步编程可以保证进程不会阻塞，从而提高服务器的吞吐量。但异步编程也面临着一些挑战，例如复杂的回调机制、难以协调多个异步任务的执行顺序等。

二、Java中的CompletableFuture

Java 8中引入了CompletableFuture类，这个类可以帮助我们更方便地编写异步代码，并且可以简化多个异步任务的执行和组合。CompletableFuture是一种Future模式的扩展，它的特点有：

1、链式调用和组合

CompletableFuture支持链式调用，可以更方便地将多个异步任务进行组合。

2、异常处理

CompletableFuture接口提供了thenApply、thenAccept、thenRun等方法，并允许在这些方法中执行对指定对象/返回值的操作，同时可以做异常处理，这些方法会返回一个新的CompletableFuture，支持链式调用。

3、线程池控制

CompletableFuture可以指定线程池，让我们更好地控制异步任务的并发数。

三、CompletableFuture的使用

下面是一个使用CompletableFuture实现异步编程的示例：

public static void main(String[] args) {
        CompletableFuture task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "result1";
        });

        CompletableFuture
    task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "result2";
        });

        CompletableFuture.allOf(task1, task2).thenRun(() -> {
            System.out.println("all tasks finished");
        });
    }

这个示例中，我们使用CompletableFuture.supplyAsync方法提交两个异步任务，分别模拟了1秒和2秒的执行时间。我们使用CompletableFuture.allOf方法等待两个任务全部完成，然后执行一个新的Runnable对象，这里只是简单地打印出"All tasks finished"的信息。下面是运行结果：

all tasks finished

四、CompletableFuture常用方法

除了上述示例所用到的方法外，CompletableFuture还有一些常用的方法：

1、thenApply、thenAccept、thenRun

这些方法用于处理异步任务执行完后的结果。

CompletableFuture task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "result1");
CompletableFuture
    task2 = task1.thenApply(result -> result + "result2");

CompletableFuture
     task3 = task2.thenAccept(result -> {
    System.out.println(result);
});

CompletableFuture
      task4 = task3.thenRun(() -> {
    System.out.println("all tasks finished");
});

2、thenCompose

使用thenCompose方法，我们可以将多个异步任务合并成一个。

CompletableFuture task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "hello");
CompletableFuture
    task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "world");
CompletableFuture
     task3 = task1.thenCompose(s -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> s + " " + task2.join()));
System.out.println(task3.get()); //"hello world"

3、thenCombine

使用thenCombine方法，我们可以将两个异步任务的结果进行合并。

CompletableFuture task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 1);
CompletableFuture
    task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 2);
CompletableFuture
     task3 = task1.thenCombine(task2, (result1,result2) -> result1 + result2);
System.out.println(task3.get()); //3