JDK 1.8中新加入的CompletableFuture类解析

# 1. 介绍CompletableFuture类

CompletableFuture类是JDK 1.8中引入的用于异步编程的工具类，提供了一种简洁、强大且易于使用的方式来处理异步操作。CompletableFuture类的引入主要是为了解决传统Future类在处理异步任务时存在的一些限制和不足。

#### 1.1 为什么引入CompletableFuture类

传统的Future类在处理异步任务时存在一些问题，例如无法手动设置完成结果、无法进行任务组合、无法异步调用回调函数等。为了解决这些问题，JDK 1.8引入了CompletableFuture类。

#### 1.2 CompletableFuture与传统Future的区别

- CompletableFuture可以手动设置计算结果，而传统Future只能通过异步任务来设置结果。
- CompletableFuture支持对多个CompletableFuture进行组合操作，而传统Future不支持。
- CompletableFuture支持异常处理、超时处理等功能，而传统Future相对较为简单。

#### 1.3 CompletableFuture的优势

CompletableFuture类具有以下优势：
- 可以自定义异步任务的执行流程。
- 支持任务的串行和并行执行。
- 提供了丰富的方法用于处理异步任务的完成状态、结果和异常情况。

在接下来的章节中，我们将深入探讨CompletableFuture类的基本用法、组合多个CompletableFuture、异常处理与超时处理、取消与完成以及实际场景应用与最佳实践。

# 2. CompletableFuture的基本用法

CompletableFuture类是Java 8中引入的一个类，用于支持异步编程和并行执行任务。在本节中，我们将介绍CompletableFuture的基本用法，包括如何创建CompletableFuture实例、如何使用CompletableFuture进行异步任务以及如何结合CompletableFuture实现异步操作的串行与并行执行。

### 2.1 创建CompletableFuture实例

要创建CompletableFuture实例，可以使用CompletableFuture类的静态方法supplyAsync()来执行一个异步任务并返回CompletableFuture实例。下面是一个简单的示例代码：

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.Executors;

public class CompletableFutureExample {

    public static void main(String[] args) {
        CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            return "Hello, CompletableFuture!";
        });

        future.thenAccept(System.out::println); // 异步任务完成后输出结果
    }
}

**代码解析**：
- 我们使用`CompletableFuture.supplyAsync()`方法创建了一个CompletableFuture实例，并传入一个Lambda表达式作为异步任务。
- 异步任务在另一个线程中执行，在任务完成后，调用`thenAccept()`方法输出结果。

### 2.2 使用CompletableFuture进行异步任务

除了使用`supplyAsync()`方法创建CompletableFuture实例，我们还可以使用`runAsync()`方法来执行异步任务，该方法不会返回结果。下面是一个演示代码：

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

public class CompletableFutureExample {

    public static void main(String[] args) {
        CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            System.out.println("Running async task...");
        });

        future.join(); // 等待异步任务完成
    }
}

**代码解析**：
- 我们使用`CompletableFuture.runAsync()`方法执行一个异步任务，并不返回结果。
- 使用`join()`方法等待异步任务执行完成。

### 2.3 结合CompletableFuture实现异步操作的串行与并行执行

CompletableFuture类的一大优势是能够很方便地实现异步操作的串行与并行执行。例如，我们可以使用`thenCompose()`方法实现异步任务的串行执行，使用`thenCombine()`方法实现异步任务的并行执行。下面是一个示例代码：

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

public class CompletableFutureExample {

    public static void main(String[] args) {
        CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");
        CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "CompletableFuture!");
        CompletableFuture<String> combinedFuture = future1.thenCombine(future2, (result1, result2) -> result1 + " " + result2);

        combinedFuture.thenAccept(System.out::println); // 输出结果：Hello CompletableFuture!
    }
}

**代码解析**：
- 我们创建了两个CompletableFuture实例分别返回"Hello"和"CompletableFuture!"。
- 使用`thenCombine()`方法将两个CompletableFuture实例的结果进行合并，并输出最终结果。

通过这些基本用法，我们可以灵活地利用CompletableFuture类来实现异步操作，提升程序的并发性能。

# 3. 组合多个CompletableFuture

在实际开发中，经常会遇到需要组合多个CompletableFuture的情况，以实现更复杂的业务逻辑。CompletableFuture提供了一系列方法来帮助我们轻松组合多个CompletableFuture实例。

#### 3.1 thenCompose方法的使用

`thenCompose`方法接收一个Function作为参数，该Function返回一个CompletableFuture实例。当第一个CompletableFuture完成时，会将其结果传递给该Function，并执行Function中定义的操作，最终返回一个新的CompletableFuture实例。下面通过一个示例来演示`thenCompose`方法的使用：

CompletableFuture<Integer> future1 =