使用CompletableFuture实现异步编程

## 1. 第一章：介绍CompletableFuture

### 1.1 CompletableFuture的背景和概述

CompletableFuture是Java 8引入的新特性，用于简化异步编程和并发操作。它提供了一种简洁而强大的方式来进行异步任务的组合和处理。

### 1.2 CompletableFuture与传统的Future的对比

传统的Future只能表示一个异步计算的结果，而CompletableFuture则更加灵活，可以手动设定计算结果，从而更好地支持流式操作和任务组合。

### 1.3 CompletableFuture的优势和适用场景

CompletableFuture具有更丰富的API和功能，可以轻松实现异步任务的串行、并行组合，以及异常处理等，适用于各种异步编程场景。
### 2. 第二章：基本用法

CompletableFuture是Java 8提供的异步编程工具，可以简化异步任务的处理流程。在本章中，我们将介绍CompletableFuture的基本用法，包括如何创建CompletableFuture实例、异步执行任务以及处理CompletableFuture的计算结果。

#### 2.1 创建CompletableFuture实例

在使用CompletableFuture时，我们可以通过CompletableFuture类的静态方法来创建CompletableFuture实例。例如，我们可以通过`CompletableFuture.supplyAsync`方法创建一个CompletableFuture实例，并指定一个Supplier来异步执行一个简单的计算任务。

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // 创建一个CompletableFuture实例，异步执行一个简单的计算任务
        CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            return 10;
        });
        
        // 获取异步计算的结果
        int result = future.get();
        System.out.println(result); // 输出 10
    }
}

在这个例子中，我们通过`CompletableFuture.supplyAsync`方法创建了一个CompletableFuture实例，并使用Lambda表达式指定了一个简单的计算任务，返回结果为10。

#### 2.2 异步执行任务

除了通过静态方法创建CompletableFuture实例外，我们还可以通过`CompletableFuture.runAsync`方法来异步执行一个Runnable任务，或者通过`CompletableFuture.completedFuture`方法创建一个已经完成的CompletableFuture实例。

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // 异步执行一个Runnable任务
        CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            System.out.println("Async task running");
        });
        
        // 创建一个已经完成的CompletableFuture实例
        CompletableFuture<String> completedFuture = CompletableFuture.completedFuture("completed");
        
        // 获得异步任务的结果
        future.get(); // 等待异步任务执行完成
        String result = completedFuture.get();
        System.out.println(result); // 输出 completed
    }
}

在这个例子中，我们分别演示了通过`CompletableFuture.runAsync`方法异步执行一个Runnable任务，以及通过`CompletableFuture.completedFuture`方法创建一个已经完成的CompletableFuture实例。

#### 2.3 处理CompletableFuture的计算结果

对于CompletableFuture的计算结果，我们可以通过`thenApply`、`thenAccept`或`thenCompose`等方法来进行处理，也可以使用`thenCombine`、`thenRun`等方法来组合多个CompletableFuture的计算结果。让我们看一个简单的示例：

import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // 处理CompletableFuture的计算结果
        CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 10)
                .thenApply(result -> result * 2)
                .thenApply(result -> result + 3);
        
        int finalResult = future.get(); // 获取最终的计算结果
        System.out.println(finalResult); // 输出 23
    }
}

在这个例子中，我们通过`thenApply`方法对CompletableFuture的计算结果进行处理，最终输出最终的计算结果23。

### 第三章：组合多个CompletableFuture

在实际的异步编程场景中，经常需要将多个CompletableFuture进行组合，以实现复杂的业务逻辑。CompletableFuture提供了丰富的API，来支持多个CompletableFuture的组合操作，包括thenCompose、thenCombine、allOf和anyOf等方法。

#### 3.1 使用thenCompose组合两个CompletableFuture

thenCompose方法可以用于连接两个CompletableFuture，当第一个CompletableFuture完成后，将其结果作为参数传递给第二个CompletableFuture，然后将它们的结果进行组合处理。

public void thenComposeExample() {
    CompletableFuture<Integer> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 10);
    CompletableFuture<Integer> future2 = future1.thenCompose(result -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> result * 2));
    
    future2.thenAccept(result -> System.out.println("Composed result: " + result));
}

在上述代码中，我们首先创建一个CompletableFuture future1，然后使用thenCompose方法将其结果作为参数传递给另一个CompletableFuture future2，最后将结果进行打印输出。

#### 3.2 使用thenCombine组合多个CompletableFuture

thenCombine方法用于当两个CompletableFuture都正常完成后，对它们的结果进行合并处理。

public void thenCombineExample() {
    CompletableFuture<Integer> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 10);
    CompletableFuture<Integer> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 20);
    
    CompletableFuture<In