CompletableFutrue异步处理
异步处理
一、线程的实现方式
1. 线程的实现方式
1.1 继承Thread
class ThreadDemo01 extends Thread{
@Override
public void run() {
System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName());
}
}
1.2 实现Runnable接口
class ThreadDemo02 implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName());
}
}
1.3 Callable接口
class MyCallable implements Callable<Integer>{
@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName());
return 10;
}
}
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
System.out.println("main方法执行了...");
ThreadDemo01 t1 = new ThreadDemo01();
t1.start();
ThreadDemo02 t2 = new ThreadDemo02();
new Thread(t2).start();
new Thread(()->{
System.out.println("当前线程:" + Thread.currentThread().getName());
}).start();
// 通过Callable接口来实现 FutureTask 本质上是一个Runnable接口
FutureTask futureTask = new FutureTask(new MyCallable());
Thread t3 = new Thread(futureTask);
t3.start();
// 阻塞等待子线程的执行完成，然后获取线程的返回结果
Object o = futureTask.get();
System.out.println("o = " + o);
System.out.println("main方法结束了...");
}
2.线程池的实现
上面的三种获取线程的方法是直接获取，没有对线程做相关的管理，这时可以通过线程池来更加高效的管理线程对象。
// 定义一个线程池对象
private static ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);
然后我们就可以通过这个线程池对象来获取对应的线程
service.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程池--》当前线程:" + Thread.currentThread().getName());
}
});
3. 获取线程的区别
通过上面的介绍我们发现获取线程的方式
- 继承Thread对象
- 实现Runnable接口
- 实现Callable接口
- 线程池
继承Thread对象和实现Runnable接口没有办法获取返回结果的，实现Callable接口可以获取线程的返回结果。当然这三种方式都不能控制我们的资源，线程池可以控制资源。
二、线程池的详解
1.线程池的创建方式
- 通过Executors的静态方法
- 通过 new ThreadPoolExecutor方式创建
七大参数的作用
| 参数 | 作用 |
|---|---|
| corePoolSize | 核心线程数，线程池创建好后就准备就绪的线程数量，一直存在 |
| maximumPoolSize | 最大线程数量，控制资源 |
| keepAliveTime | 存活时间，如果当前线程数量如果大于核心线程数量，释放空闲的线程， 最大线程-核心数量 |
| unit | 时间单位 |
| BlockingQueue | 阻塞队列，如果任务很多，就会把多的任务放在队列中 |
| threadFactory | 线程的工厂 |
| handler | 如果队列满了，按照指定的拒绝策略执行任务 |
/**
* 线程池详解
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// 第一种获取的方式
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
// 第二种方式： 直接new ThreadPoolExecutor()对象，并且手动的指定对应的参数
// corePoolSize:线程池的核心线程数量 线程池创建出来后就会 new Thread() 5个
// maximumPoolSize:最大的线程数量，线程池支持的最大的线程数
// keepAliveTime:存活时间，当线程数大于核心线程，空闲的线程的存活时间 8-5=3
// unit:存活时间的单位
// BlockingQueue workQueue:阻塞队列 当线程数超过了核心线程数据，那么新的请求到来的时候会加入到阻塞的队列中
// new LinkedBlockingQueue<>() 默认队列的长度是 Integer.MAX 那这个就太大了，所以我们需要指定队列的长度
// threadFactory:创建线程的工厂对象
// RejectedExecutionHandler handler:当线程数大于最大线程数的时候会执行的淘汰策略
ThreadPoolExecutor poolExecutor = new ThreadPoolExecutor(5
, 100
, 10
, TimeUnit.SECONDS
, new LinkedBlockingQueue<>(10000)
, Executors.defaultThreadFactory()
, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
);
poolExecutor.execute(()->{
System.out.println("----->" + Thread.currentThread().getName());
});
}
2.线程池的执行顺序
线程池创建，准备好core数量的核心线程，准备接收任务
- 1.先判断核心线程是否已满，未满分配线程
- 2.任务队列是否已满，未满放入队列
- 3.是否达到最大的线程数量，未达到创建新的线程
- 4.通过对应的reject指定的拒绝策略进行处理
线程池的面试题：
- 有一个线程池，core：5，max：50，queue：100，如果并发是200，那么线程池是怎么处理的？
- 首先 200个中的前面5个会直接被核心线程处理，然后6个到105个会加入到阻塞队列中，然后106到155的请求在最大线程数中，那么会创建对应的线程来处理这些请求，之后剩下的45个请求会被直接放弃
3.线程池的好处
- 降低资源消耗
- 提高响应速度
- 提高线程的管理
三、CompletableFutrue
一个商品详情页
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1.ComplatableFuture介绍
Future是Java 5添加的类，用来描述一个异步计算的结果。你可以使用 isDone方法检查计算是否完成，或者使用 get阻塞住调用线程，直到计算完成返回结果，你也可以使用 cancel方法停止任务的执行。
虽然 Future以及相关使用方法提供了异步执行任务的能力，但是对于结果的获取却是很不方便，只能通过阻塞或者轮询的方式得到任务的结果。阻塞的方式显然和我们的异步编程的初衷相违背，轮询的方式又会耗费无谓的CPU资源，而且也不能及时地得到计算结果，为什么不能用观察者设计模式当计算结果完成及时通知监听者呢？
很多语言，比如Node.js，采用回调的方式实现异步编程。Java的一些框架，比如Netty，自己扩展了Java的 Future接口，提供了 addListener等多个扩展方法；Google guava也提供了通用的扩展Future；Scala也提供了简单易用且功能强大的Future/Promise异步编程模式。
作为正统的Java类库，是不是应该做点什么，加强一下自身库的功能呢？
在Java 8中, 新增加了一个包含50个方法左右的类: CompletableFuture，提供了非常强大的Future的扩展功能，可以帮助我们简化异步编程的复杂性，提供了函数式编程的能力，可以通过回调的方式处理计算结果，并且提供了转换和组合CompletableFuture的方法。
CompletableFuture类实现了Future接口，所以你还是可以像以前一样通过 get方法阻塞或者轮询的方式获得结果，但是这种方式不推荐使用。
CompletableFuture和FutureTask同属于Future接口的实现类，都可以获取线程的执行结果。
2.创建异步对象
CompletableFuture 提供了四个静态方法来创建一个异步操作。
static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable)
public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable, Executor executor)
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier)
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier, Executor executor)
方法分为两类：
- runAsync 没有返回结果
- supplyAsync 有返回结果
private static ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5
,50
,10
, TimeUnit.SECONDS
,new LinkedBlockingQueue<>(100)
, Executors.defaultThreadFactory()
,new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
);
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
System.out.println("main -- 线程开始了...");
// 获取CompletableFuture对象
CompletableFuture<Void> voidCompletableFuture = CompletableFuture.runAsync(() -> {
System.out.println("线程开始了...");
int i = 100/50;
System.out.println("线程结束了...");
},executor);
System.out.println("main -- 线程结束了...");
System.out.println("------------");
CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println("线程开始了...");
int i = 100 / 50;
System.out.println("线程结束了...");
return i;
}, executor);
System.out.println("获取的线程的返回结果是：" + future.get() );
}
3.whenXXX和handle方法
当CompletableFuture的计算结果完成，或者抛出异常的时候，可以执行特定的Action。主要是下面的方法：
public CompletableFuture whenComplete(BiConsumer action);
public CompletableFuture whenCompleteAsync(BiConsumer action);
public CompletableFuture whenCompleteAsync(BiConsumer action, Executor executor);
public CompletableFuture exceptionally(Function fn);
public CompletableFuture handle(BiFunction fn) ;
public CompletableFuture handleAsync(BiFunction fn) ;
public CompletableFuture handleAsync(BiFunction fn, Executor executor) ;
相关方法的说明:
- whenComplete 可以获取异步任务的返回值和抛出的异常信息，但是不能修改返回结果
- execptionlly 当异步任务跑出了异常后会触发的方法，如果没有抛出异常该方法不会执行
- handle 可以获取异步任务的返回值和抛出的异常信息，而且可以显示的修改返回的结果
4.线程串行方法
thenApply 方法：当一个线程依赖另一个线程时，获取上一个任务返回的结果，并返回当前任务的返回值。
thenAccept方法：消费处理结果。接收任务的处理结果，并消费处理，无返回结果。
thenRun方法：只要上面的任务执行完成，就开始执行thenRun，只是处理完任务后，执行 thenRun的后续操作
带有Async默认是异步执行的。这里所谓的异步指的是不在当前线程内执行。
public <U> CompletableFuture<U> thenApply(Function<? super T,? extends U> fn)
public <U> CompletableFuture<U> thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn)
public <U> CompletableFuture<U> thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn, Executor executor)
public CompletionStage<Void> thenAccept(Consumer<? super T> action);
public CompletionStage<Void> thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action);
public CompletionStage<Void> thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action,Executor executor);
public CompletionStage<Void> thenRun(Runnable action);
public CompletionStage<Void> thenRunAsync(Runnable action);
public CompletionStage<Void> thenRunAsync(Runnable action,Executor executor);
5.两个都完成
上面介绍的相关方法都是串行的执行，接下来看看需要等待两个任务执行完成后才会触发的几个方法
- thenCombine ：可以获取前面两线程的返回结果，本身也有返回结果
- thenAcceptBoth:可以获取前面两线程的返回结果，本身没有返回结果
- runAfterBoth：不可以获取前面两线程的返回结果，本身也没有返回结果
/**
* @param args
* @throws ExecutionException
* @throws InterruptedException
*/
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
CompletableFuture<Integer> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println("任务1 线程开始了..." + Thread.currentThread().getName());
int i = 100 / 5;
System.out.println("任务1 线程结束了..." + Thread.currentThread().getName());
return i;
}, executor);
CompletableFuture<Integer> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println("任务2 线程开始了..." + Thread.currentThread().getName());
int i = 100 /10;
System.out.println("任务2 线程结束了..." + Thread.currentThread().getName());
return i;
}, executor);
// runAfterBothAsync 不能获取前面两个线程的返回结果，本身也没有返回结果
CompletableFuture<Void> voidCompletableFuture = future1.runAfterBothAsync(future2, () -> {
System.out.println("任务3执行了");
},executor);
// thenAcceptBothAsync 可以获取前面两个线程的返回结果，本身没有返回结果
CompletableFuture<Void> voidCompletableFuture1 = future1.thenAcceptBothAsync(future2, (f1, f2) -> {
System.out.println("f1 = " + f1);
System.out.println("f2 = " + f2);
}, executor);
// thenCombineAsync: 既可以获取前面两个线程的返回结果，同时也会返回结果给阻塞的线程
CompletableFuture<String> stringCompletableFuture = future1.thenCombineAsync(future2, (f1, f2) -> {
return f1 + ":" + f2;
}, executor);
// 可以处理异步任务之后的操作
System.out.println("获取的线程的返回结果是：" + stringCompletableFuture.get() );
}
6.两个任务完成一个
在上面5个基础上我们来看看两个任务只要有一个完成就会触发任务3的情况
- runAfterEither:不能获取完成的线程的返回结果，自身也没有返回结果
- acceptEither:可以获取线程的返回结果，自身没有返回结果
- applyToEither:既可以获取线程的返回结果，自身也有返回结果
/**
* @param args
* @throws ExecutionException
* @throws InterruptedException
*/
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
CompletableFuture<Object> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println("任务1 线程开始了..." + Thread.currentThread().getName());
int i = 100 / 5;
System.out.println("任务1 线程结束了..." + Thread.currentThread().getName());
return i;
}, executor);
CompletableFuture<Object> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println("任务2 线程开始了..." + Thread.currentThread().getName());
int i = 100 /10;
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("任务2 线程结束了..." + Thread.currentThread().getName());
return i+"";
}, executor);
// runAfterEitherAsync 不能获取前面完成的线程的返回结果，自身也没有返回结果
future1.runAfterEitherAsync(future2,()->{
System.out.println("任务3执行了....");
},executor);
// acceptEitherAsync 可以获取前面完成的线程的返回结果 自身没有返回结果
future1.acceptEitherAsync(future2,(res)->{
System.out.println("res = " + res);
},executor);
// applyToEitherAsync 既可以获取完成任务的线程的返回结果 自身也有返回结果
CompletableFuture<String> stringCompletableFuture = future1.applyToEitherAsync(future2, (res) -> {
System.out.println("res = " + res);
return res + "-->OK";
}, executor);
// 可以处理异步任务之后的操作
System.out.println("获取的线程的返回结果是：" + stringCompletableFuture.get() );
}
7.多任务组合
allOf：等待所有任务完成
anyOf：只要有一个任务完成
public static CompletableFuture<Void> allOf(CompletableFuture<?>... cfs);
public static CompletableFuture<Object> anyOf(CompletableFuture<?>... cfs);
/**
* @param args
* @throws ExecutionException
* @throws InterruptedException
*/
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
CompletableFuture