Java异步编程：从Future到CompletableFuture解析
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更新于2024-09-03
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"本文主要探讨了Java异步编程的概念，通过具体的代码示例展示了如何实现异步操作，尤其是使用Future接口以及在Java 1.8之前的局限性。文章还提到了Java为了提高并行度所做的改进，如NIO、CompletableFuture、Lambda表达式和Fork/Join框架，这些都是Java向函数式编程借鉴的特性。"
在Java中，异步编程是一种提高程序效率和资源利用率的重要手段，尤其是在处理I/O操作和耗时任务时。异步编程的核心思想是让程序的某部分工作可以在后台执行，而不必等待其完成即可继续执行其他任务。这样可以避免主线程被阻塞，从而提高整体的响应速度和并发能力。
Java NIO（非阻塞I/O）是一个重要的异步编程基础，它提供了选择器（Selector）和通道（Channel）等机制，允许程序在有数据可读时才进行读操作，从而避免了同步阻塞。NIO在处理大量连接和数据传输的场景，如服务器端编程，表现出显著的优势。
Java 8引入了CompletableFuture类，这是一个强大的工具，它允许开发者创建复杂的异步任务链，并且提供了多种方式来处理结果，包括回调、组合和其他高级功能。例如，可以使用thenApply(), thenAccept()或thenCompose()方法来定义当异步任务完成后要执行的操作，而无需显式地阻塞等待。
Lambda表达式简化了回调函数的编写，使得代码更简洁、易读。通过lambda，我们可以将匿名函数作为参数传递给方法，这对于定义异步操作的回调非常方便。
Fork/Join框架是Java并发库的一部分，用于处理可以分解为子任务的问题。它通过将大任务拆分为小任务来利用多核处理器的并行计算能力，尤其适用于分治算法的实现。
在Java 1.8之前的Future接口，虽然可以代表一个异步操作的结果，但获取结果时需要阻塞等待或不断轮询，这并不是真正的异步回调。为了解决这个问题，开发者通常需要借助第三方库，如Guava的ListenableFuture，或者自定义监听器模式来实现异步通知。
Java异步编程通过各种机制和工具，如NIO、CompletableFuture、Lambda和Fork/Join，提供了丰富的手段来优化程序性能，使开发者能够更好地利用多核处理器和系统资源，提升程序的并发性和响应性。随着技术的发展，Java将继续提供更高效、更易于使用的异步编程解决方案。
java异步编程详解异步编程详解
主要介绍了java异步编程，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价
值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
很多时候我们都希望能够最大的利用资源，比如在进行IO操作的时候尽可能的避免同步阻塞的等待，因为这会浪费CPU的资
源。如果在有可读的数据的时候能够通知程序执行读操作甚至由操作系统内核帮助我们完成数据的拷贝，这再好不过了。从
NIO到CompletableFuture、Lambda、Fork/Join，java一直在努力让程序尽可能变的异步甚至拥有更高的并行度，这一点一些
函数式语言做的比较好，因此java也或多或少的借鉴了某些特性。下面介绍一种非常常用的实现异步操作的方式。
考虑有一个耗时的操作，操作完后会返回一个结果（不管是正常结果还是异常），程序如果想拥有比较好的性能不可能由线程
去等待操作的完成，而是应该采用listener模式。jdk并发包里的Future代表了未来的某个结果，当我们向线程池中提交任务的
时候会返回该对象。代码例子：
/**
* jdk1.8之前的Future
*
* @author Administrator
*
*/
public class JavaFuture {
public static void main(String[] args) throws Throwable, ExecutionException {
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
// Future代表了线程执行完以后的结果，可以通过future获得执行的结果
// 但是jdk1.8之前的Future有点鸡肋，并不能实现真正的异步，需要阻塞的获取结果，或者不断的轮询
// 通常我们希望当线程执行完一些耗时的任务后，能够自动的通知我们结果，很遗憾这在原生jdk1.8之前
// 是不支持的，但是我们可以通过第三方的库实现真正的异步回调
Future<String> f = executor.submit(new Callable<String>() {
@Override
public String call() throws Exception {
System.out.println("task started!");
Thread.sleep(3000);
System.out.println("task finished!");
return "hello";
}
});
//此处阻塞main线程
System.out.println(f.get());
System.out.println("main thread is blocked");
}
}
如果想获得耗时操作的结果，可以通过get方法获取，但是该方法会阻塞当前线程，我们可以在做完剩下的某些工作的时候调
用get方法试图去获取结果，也可以调用非阻塞的方法isDone来确定操作是否完成，这种方式有点儿类似下面的过程：
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