【Java异步编程进阶】:精通CompletableFuture组合式操作,简化复杂流程

发布时间: 2024-10-21 08:48:27 阅读量: 41 订阅数: 31
PDF

Java组合式异步编程CompletableFuture.pdf

![【Java异步编程进阶】:精通CompletableFuture组合式操作,简化复杂流程](https://thedeveloperstory.com/wp-content/uploads/2022/09/ThenComposeExample-1024x532.png) # 1. Java异步编程概述 在现代软件开发中,性能和效率是至关重要的。Java作为一种广泛使用的编程语言,随着多核处理器的普及和高性能计算需求的增加,异步编程逐渐成为提升应用程序性能的关键技术之一。异步编程允许程序在执行长时间操作时不会阻塞主线程,从而提升用户体验和系统吞吐量。 Java平台提供了多种机制来实现异步编程,从传统的`java.util.concurrent`包中的线程池和执行器,到Java 8引入的`CompletableFuture`,开发者可以根据不同的业务场景和性能需求选择合适的异步处理方式。 本章将概述Java异步编程的基本概念和重要性,为后续章节深入探讨`CompletableFuture`的高级用法打下基础。我们将讨论异步编程在Java中的演进,以及它如何帮助开发者构建更高效、响应更快的应用程序。通过阅读本章,读者应能够理解异步编程的基本原则以及它在现代软件开发中的重要性。 # 2. 深入CompletableFuture基础 ## 2.1 异步任务的创建和执行 ### 2.1.1 使用runAsync和supplyAsync启动异步任务 Java 5 引入了 `java.util.concurrent` 包,它提供了并发工具,包括用于异步编程的 `ExecutorService`。然而,`ExecutorService` 需要手动管理线程池和任务的结果,这在一些情况下显得较为繁琐。从 Java 8 开始,`CompletableFuture` 类提供了一种更简洁的方式来处理异步编程。 `CompletableFuture` 类通过 `runAsync` 和 `supplyAsync` 两个静态方法来创建异步任务。这两个方法都会提交一个 `Runnable` 或 `Callable` 任务到一个默认的线程池(`***monPool()`)。 - `runAsync` 方法用于返回 `void` 的任务,适用于不返回结果的异步操作。 - `supplyAsync` 方法用于返回值的任务,适用于需要返回结果的异步操作。 下面是使用 `runAsync` 和 `supplyAsync` 的一个示例: ```*** ***pletableFuture; import java.util.concurrent.ExecutionException; public class CompletableFutureExample { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { // 使用runAsync启动一个没有返回值的异步任务 CompletableFuture<Void> runFuture = CompletableFuture.runAsync(() -> { System.out.println("Running asynchronously"); }); // 使用supplyAsync启动一个有返回值的异步任务 CompletableFuture<String> supplyFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("Supplying asynchronously"); return "Result from CompletableFuture"; }); // 等待异步任务完成 runFuture.get(); String result = supplyFuture.get(); System.out.println(result); } } ``` ### 2.1.2 异步任务的状态和生命周期 `CompletableFuture` 提供了多个方法来观察任务的当前状态和生命周期事件。任务可以处于以下几种状态: - **Not completed**: 任务尚未开始执行。 - **Completed normally**: 任务正常完成,没有异常发生。 - **Completed exceptionally**: 任务因异常而完成。 - **Cancelled**: 任务被显式地取消。 - **Completed with value**: 对于返回值的任务,表示任务正常完成且有返回值。 - **Completed with exception**: 对于返回值的任务,表示任务因异常而完成,但异常被封装成了一个 `CompletionException`。 我们可以使用 `isDone()`, `isCompletedExceptionally()`, `isCancelled()`, 和 `get()` 等方法来检查任务的当前状态。 ## 2.2 处理异步任务的结果 ### 2.2.1 thenApply、thenAccept和thenRun的区别与应用 `CompletableFuture` 通过一系列的组合方法来处理异步任务的结果。这些方法在完成当前 `CompletableFuture` 后,会根据不同的需求来启动一个新的 `CompletableFuture`。其中三个常用的方法是 `thenApply`, `thenAccept`, 和 `thenRun`: - `thenApply`: 用于处理结果,并返回一个新的结果。它接收一个函数 `Function<T, U>`,这个函数将应用于 `CompletableFuture` 的结果,返回一个新的 `CompletableFuture<U>`。 ```java CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello"); CompletableFuture<Integer> thenApplyFuture = future.thenApply(s -> s.length()); ``` - `thenAccept`: 用于处理结果,但不返回任何内容。它接收一个消费者 `Consumer<T>`,对结果进行消费,返回一个新的 `CompletableFuture<Void>`。 ```java CompletableFuture<Void> thenAcceptFuture = future.thenAccept(System.out::println); ``` - `thenRun`: 类似于 `thenAccept`,但它不接收结果,而是接收一个 `Runnable`,无返回值,返回一个新的 `CompletableFuture<Void>`。 ```java CompletableFuture<Void> thenRunFuture = future.thenRun(() -> System.out.println("Done with the result")); ``` ### 2.2.2 异常处理与thenCompose的结合使用 `thenCompose` 方法用于连接两个异步任务,当第一个任务的结果需要作为第二个任务的输入时,`thenCompose` 将派上用场。它可以接收一个函数 `Function<T, CompletableFuture<U>>`,这个函数将当前 `CompletableFuture` 的结果作为参数返回一个新的 `CompletableFuture<U>`。 ```java CompletableFuture<String> first = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello"); CompletableFuture<String> composedFuture = first.thenCompose(s -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> s + " World")); ``` `thenCompose` 在处理 `CompletableFuture` 时非常有用,特别是当需要将异步操作的结果进行链式传递时。 ## 2.3 链式调用与结果依赖 ### 2.3.1 thenApply系列方法的链式组合 `thenApply` 系列方法允许我们链式地处理 `CompletableFuture` 的结果。这些方法包括 `thenApply`, `thenApplyAsync`, `thenAccept`, `thenAcceptAsync`, `thenRun`, 和 `thenRunAsync`。在这些方法中,`Async` 版本会使用默认的线程池或自定义线程池来异步执行其后续步骤,而未带 `Async` 的版本则会尝试同步执行。 以下是一个链式调用的例子: ```java CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello") .thenApply(s -> s + " World") .thenApply(String::toUpperCase) .thenAccept(System.out::println); ``` ### 2.3.2 thenCombine与thenAcceptBoth的合并操作 当需要对两个独立的 `CompletableFuture` 的结果进行合并处理时,可以使用 `thenCombine` 和 `thenAcceptBoth` 方法: - `thenCombine`: 当两个 `CompletableFuture` 都完成时,会将它们的结果作为参数传递给一个合并函数 `BiFunction`,以产生新的 `CompletableFuture`。 ```java CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello"); CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "World"); CompletableFuture<String> combinedFuture = future1.thenCombine(future2, (s1, s2) -> s1 + " " + s2); ``` - `thenAcceptBoth`: 类似于 `thenCombine`,但是不会返回任何值。它用于消费两个 `CompletableFuture` 的结果。
corwn 最低0.47元/天 解锁专栏
买1年送3月
点击查看下一篇
profit 百万级 高质量VIP文章无限畅学
profit 千万级 优质资源任意下载
profit C知道 免费提问 ( 生成式Al产品 )

相关推荐

SW_孙维

开发技术专家
知名科技公司工程师,开发技术领域拥有丰富的工作经验和专业知识。曾负责设计和开发多个复杂的软件系统,涉及到大规模数据处理、分布式系统和高性能计算等方面。
专栏简介
专栏《Java CompletableFuture(异步编程)》深入剖析了 Java 中的异步编程技术,从入门到精通,全面解析 CompletableFuture 的使用。专栏涵盖了 CompletableFuture 的基本概念、技巧、实战应用、组合式操作、线程管理、高级应用、微服务中的作用、难点解析、并发问题解决,以及与其他并发工具的比较。通过本专栏,读者将掌握 CompletableFuture 的强大功能,打造高效的流控和异常处理机制,超越传统并发编程的限制,优化并发策略,提升异步编程性能,并深入理解 CompletableFuture 在微服务中的关键作用。
最低0.47元/天 解锁专栏
买1年送3月
百万级 高质量VIP文章无限畅学
千万级 优质资源任意下载
C知道 免费提问 ( 生成式Al产品 )

最新推荐

【Oracle拼音简码应用实战】:构建支持拼音查询的数据模型,简化数据处理

![Oracle 汉字拼音简码获取](https://opengraph.githubassets.com/ea3d319a6e351e9aeb0fe55a0aeef215bdd2c438fe3cc5d452e4d0ac81b95cb9/symbolic/pinyin-of-Chinese-character-) # 摘要 Oracle拼音简码应用作为一种有效的数据库查询手段,在数据处理和信息检索领域具有重要的应用价值。本文首先概述了拼音简码的概念及其在数据库模型构建中的应用,接着详细探讨了拼音简码支持的数据库结构设计、存储策略和查询功能的实现。通过深入分析拼音简码查询的基本实现和高级技术,

【Python与CAD数据可视化】:使复杂信息易于理解的自定义脚本工具

![【Python与CAD数据可视化】:使复杂信息易于理解的自定义脚本工具](https://img-blog.csdnimg.cn/aafb92ce27524ef4b99d3fccc20beb15.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAaXJyYXRpb25hbGl0eQ==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16) # 摘要 本文探讨了Python在CAD数据可视化中的应用及其优势。首先概述了Python在这一领域的基本应用

【组态王DDE编程高级技巧】:编写高效且可维护代码的实战指南

![第六讲DDE-组态王教程](https://wiki.deepin.org/lightdm.png) # 摘要 本文系统地探讨了组态王DDE编程的基础知识、高级技巧以及最佳实践。首先,本文介绍了DDE通信机制的工作原理和消息类型,并分析了性能优化的策略,包括网络配置、数据缓存及错误处理。随后,深入探讨了DDE安全性考虑,包括认证机制和数据加密。第三章着重于高级编程技巧,如复杂数据交换场景的实现、与外部应用集成和脚本及宏的高效使用。第四章通过实战案例分析了DDE在实时监控系统开发、自动化控制流程和数据可视化与报表生成中的应用。最后一章展望了DDE编程的未来趋势,强调了编码规范、新技术的融合

Android截屏与录屏:一文搞定音频捕获、国际化与云同步

![Android截屏与录屏:一文搞定音频捕获、国际化与云同步](https://www.signitysolutions.com/hubfs/Imported_Blog_Media/App-Localization-Mobile-App-Development-SignitySolutions-1024x536.jpg) # 摘要 本文全面探讨了Android平台上截屏与录屏技术的实现和优化方法,重点分析音频捕获技术,并探讨了音频和视频同步捕获、多语言支持以及云服务集成等国际化应用。首先,本文介绍了音频捕获的基础知识、Android系统架构以及高效实现音频捕获的策略。接着,详细阐述了截屏功

故障模拟实战案例:【Digsilent电力系统故障模拟】仿真实践与分析技巧

![故障模拟实战案例:【Digsilent电力系统故障模拟】仿真实践与分析技巧](https://electrical-engineering-portal.com/wp-content/uploads/2022/11/voltage-drop-analysis-calculation-ms-excel-sheet-920x599.png) # 摘要 本文详细介绍了使用Digsilent电力系统仿真软件进行故障模拟的基础知识、操作流程、实战案例剖析、分析与诊断技巧,以及故障预防与风险管理。通过对软件安装、配置、基本模型构建以及仿真分析的准备过程的介绍,我们提供了构建精确电力系统故障模拟环境的

【安全事件响应计划】:快速有效的危机处理指南

![【安全事件响应计划】:快速有效的危机处理指南](https://www.predictiveanalyticstoday.com/wp-content/uploads/2016/08/Anomaly-Detection-Software.png) # 摘要 本文全面探讨了安全事件响应计划的构建与实施,旨在帮助组织有效应对和管理安全事件。首先,概述了安全事件响应计划的重要性,并介绍了安全事件的类型、特征以及响应相关的法律与规范。随后,详细阐述了构建有效响应计划的方法,包括团队组织、应急预案的制定和演练,以及技术与工具的整合。在实践操作方面,文中分析了安全事件的检测、分析、响应策略的实施以及

【Java开发者必看】:5分钟搞定yml配置不当引发的数据库连接异常

![【Java开发者必看】:5分钟搞定yml配置不当引发的数据库连接异常](https://img-blog.csdnimg.cn/284b6271d89f4536899b71aa45313875.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5omR5ZOn5ZOl5ZOl,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16) # 摘要 本文深入探讨了YML配置文件在现代软件开发中的重要性及其结构特性,阐述了YML文件与传统properties文件的区别,强调了正

【动力学模拟实战】:风力发电机叶片的有限元分析案例详解

![有限元分析](https://cdn.comsol.com/cyclopedia/mesh-refinement/image5.jpg) # 摘要 本论文详细探讨了风力发电机叶片的基本动力学原理,有限元分析在叶片动力学分析中的应用,以及通过有限元软件进行叶片模拟的实战案例。文章首先介绍了风力发电机叶片的基本动力学原理,随后概述了有限元分析的基础理论,并对主流的有限元分析软件进行了介绍。通过案例分析,论文阐述了叶片的动力学分析过程,包括模型的建立、材料属性的定义、动力学模拟的执行及结果分析。文章还讨论了叶片结构优化的理论基础,评估了结构优化的效果,并分析了现有技术的局限性与挑战。最后,文章

用户体验至上:网络用语词典交互界面设计秘籍

![用户体验至上:网络用语词典交互界面设计秘籍](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/ac5f669680a47e2f66862835010e01cf.png) # 摘要 用户体验在网络用语词典的设计和开发中发挥着至关重要的作用。本文综合介绍了用户体验的基本概念,并对网络用语词典的界面设计原则进行了探讨。文章分析了网络用语的多样性和动态性特征,以及如何在用户界面元素设计中应对这些挑战。通过实践案例,本文展示了交互设计的实施流程、用户体验的细节优化以及原型测试的策略。此外,本文还详细阐述了可用性测试的方法、问题诊断与解决途径,以及持续改进和迭代的过程

日志分析速成课:通过Ascend平台日志快速诊断问题

![日志分析速成课:通过Ascend平台日志快速诊断问题](https://fortinetweb.s3.amazonaws.com/docs.fortinet.com/v2/resources/82f0d173-fe8b-11ee-8c42-fa163e15d75b/images/366ba06c4f57d5fe4ad74770fd555ccd_Event%20log%20Subtypes%20-%20dropdown_logs%20tab.png) # 摘要 随着技术的进步,日志分析已成为系统管理和故障诊断不可或缺的一部分。本文首先介绍日志分析的基础知识,然后深入分析Ascend平台日志