摘要：从JDK 8开始，在Concurrent包中提供了一个强大的异步编程工具CompletableFuture。在JDK8之前，异步编程可以通过线程池和Future来实现，但功能还不够强大。CompletableFuture的出现，使Java的异步编程能力向前迈进

从JDK 8开始，在Concurrent包中提供了一个强大的异步编程工具CompletableFuture。在JDK8之前，异步编程可以通过线程池和Future来实现，但功能还不够强大。CompletableFuture的出现，使Java的异步编程能力向前迈进了一大步。

在探讨CompletableFuture的原理之前，先详细看一下CompletableFuture的用法，从这些用法中，可以看到相较之前的Future有哪些能力得到了提升。

最简单的用法

CompletableFuture实现了Future接口，所以它也具有Future的特性：调用get方法会阻塞在那，直到结果返回。

另外1个线程调用complete方法完成该Future，则所有阻塞在get方法的线程都将获得返回结果。

提交任务：runAsync与supplyAsync

上面的例子是一个空的任务，下面尝试提交一个真的任务，然后等待结果返回。

例1：runAsync（Runnable）

CompletableFuture.runAsync （ .. ） 传 入 的 是 一 个 Runnable 接口，在上面的代码中是使用了Java 8的lambda表达式的写法，和定义一个Runnable对象是等价的。

例2：supplyAsync（Supplier）

例2和例1的区别在于，例2的任务有返回值。没有返回值的任务，提交的是Runnable，返回的是 CompletableFuture；；

有返回值的任务，提交的是 Supplier，返回的是CompletableFuture；。Supplier和前面的Callable很相似。

通过上面两个例子可以看出，在基本的用法上，CompletableFuture和Future很相似，都可以提交两类任务：一类是无返回值的，另一类是有返回值的。

链式的CompletableFuture：thenRun、thenAccept和thenApply

对于 Future，在提交任务之后，只能调用 get等结果返回；

但对于 CompletableFuture，可以在结果上面再加一个callback，当得到结果之后，再接着执行callback。

例1：thenRun（Runnable）

例2：thenAccept（Consumer）

例3：thenApply（Function）

三个例子都是在任务执行完成之后，再紧急执行一个callback，只是callback的形式有所区别：

（1）thenRun后面跟的是一个无参数、无返回值的方法，即Runnable，所以最终的返回值是CompletableFuture；类型。

（2）thenAccept 后面跟的是一个有参数、无返回值的方法，称为 Consumer，返回值也是CompletableFuture；类型。

顾名思义，只进不出，所以称为Consumer；前面的Supplier，是无参数，有返回值，只出不进，和Consumer刚好相反。

（3） thenApply 后面跟的是一个有参数、有返回值的方法，称为 Function。返回值是CompletableFuture；类型。

而参数接收的是前一个任务，即 supplyAsync（..）这个任务的返回值。因此这里只能用supplyAsync，不能用runAsync。因为runAsync没有返回值，不能为下一个链式方法传入参数。

CompletableFuture的组合：thenCompose与thenCombine

例1：thenCompose

在上面的例子中，thenApply接收的是一个Function，但是这个Function的返回值是一个通常的基本数据类型或一个对象，而不是另外一个 CompletableFuture。如果 Function 的返回值也是一个CompletableFuture，就会出现嵌套的CompletableFuture。考虑下面的例子：

函数1：输入userId，返回user对象。但由于是异步调用，所以返回了一个CompletableFuture；对象。

函数2：输入user对象，获取该user的信用卡积分（Double类型）。由于是异步调用，返回的不是Double，而是CompletableFuture；。

这两个函数链式调用，代码如下所示。

因为函数 getCreditRating（user）返回的是一个 CompletableFuture；类型，所以在链式调用之后，返回值变成一个嵌套的数据类型CompletableFuture；>；。

如果希望返回值是一个展平的CompletableFuture，可以使用thenCompose，代码如下所示。

下面是thenCompose函数的接口定义。

从该函数的定义可以看出，它传入的参数是一个Function类型，并且Function的返回值必须是CompletionStage的子类，也就是CompletableFuture类型。

例2：thenCombine

thenCombine函数的接口定义如下，从传入的参数可以看出，它不同于thenCompose。

第1个参数是一个CompletableFuture类型，第2个参数是一个函数，并且是一个BiFunction，也就是该函数有2个输入参数，1个返回值。

从该接口的定义可以大致推测，它是要在2个 CompletableFuture完成之后，把2个CompletableFuture的返回值传进去，再额外做一些事情。实例如下：

函数1：获取体重。

函数2：获取身高。

函数3：结合身高、体重，计算BMI指数。

任意个CompletableFuture的组合

上面的thenCompose和thenCombine只能组合2个CompletableFuture，而接下来的allOf 和anyOf 可以组合任意多个CompletableFuture。函数接口定义如下所示。

首先，这两个函数都是静态函数，参数是变长的CompletableFuture的集合。其次，allOf和anyOf的区别，前者是“与”，后者是“或”。

例1：allOf

allOf的返回值是CompletableFuture；类型，这是因为每个传入的CompletableFuture的返回值都可能不同，所以组合的结果是无法用某种类型来表示的，索性返回Void类型。那么，如何获取每个CompletableFuture的执行结果呢？参看下面的例子：

并行地下载100个网页。待下载完成之后，统计在100个网页中，含有某个单词的网页个数。整个过程可以分为三步：

第1步：并行下载100个网页。

第2步：通过allOf，等待所有网页下载完毕，收集返回结果。

关键点：因为allOf没有返回值，所以通过thenApply，给allFutures附上一个回调函数。在回调函数里面，依次调用每个future的get函数，获取到100个结果，存入List；。

第3步：统计在这100个网页中，含有单词“XXX”的网页的个数。

例2：anyOf

anyOf 的含义是只要有任意一个 CompletableFuture 结束，就可以做接下来的事情，而无须像AllOf那样，等待所有的CompletableFuture结束。

但由于每个CompletableFuture的返回值类型都可能不同，任意一个，意味着无法判断是什么类型，所以anyOf的返回值是CompletableFuture；类型。

考虑下面的例子。

在该例子中，因为future1、future2、future3的返回值都是CompletableFuture；类型，所以anyOf返回的Object，一定也是String类型。

并且在3个future中，future2睡眠时间最短，会最先执行完成，anyOfFuture.get获取的也就是future2的内容。future1、future3的返回结果被丢弃了。

通过上面的例子可以总结出，提交给CompletableFuture执行的任务有四种类型：Runnable、Consumer、Supplier、Function。表格8-1总结了这四种任务原型的对比。

runAsync 与 supplierAsync 是 CompletableFutre 的 静 态 方法；而 thenAccept、thenAsync、thenApply是CompletableFutre的成员方法。

因为初始的时候没有CompletableFuture对象，也没有参数可传，所以提交的只能是Runnable或者Supplier，只能是静态方法；

通过静态方法生成CompletableFuture对象之后，便可以链式地提交其他任务了，这个时候就可以提交Runnable、Consumer、Function，且都是成员方法。

CompletableFuture不仅实现了Future接口，还实现了CompletableStage接口，如下所示。

CompletionStage接口定义的正是前面的各种链式方法、组合方法，如下所示。

关于CompletionStage接口，有几个关键点要说明：

（1）所有方法的返回值都是CompletionStage类型，也就是它自己。正因为如此，才能实现如下的链式调用：future1.thenApply（xxx）.thenApply（xxx）.thenCompose（…）.thenRun（..）。

（2）thenApply接受的是一个有输入参数、返回值的Function。

这个Function的输入参数，必须是？Super T 类型，也就是T或者T的父类型，而T必须是调用thenApplycompletableFuture对象的类型；返回值则必须是？Extends U类型，也就是U或者U的子类型，而U恰好是thenApply的返回值的CompletionStage对应的类型。其他函数，诸如thenCompose、thenCombine也是类似的原理。

来源：程序员高级码农II一点号