利用Java函数进行异步编程：CompletableFuture详解

在Java编程中，异步编程成为了越来越重要的部分。然而，它也成为了越来越复杂的部分。 Java SE 8引进了两个非常强大且相互独立的API，用于完成异步编程：CompletableFuture 和 Reactive Streams。本文将重点介绍CompletableFuture。

CompletableFuture是一个非常强大的类，它提供了大量的方法，用于支持异步编程。它包含了异步操作的方法，并且极易用于链式编程。

Async 和 Sync

首先，我们需要明确异步和同步的区别。同步方法就是在一个线程中执行的方法，它会阻塞线程。异步方法则不会阻塞线程。当异步方法开始执行时，当前线程会继续执行下去。

Java 中异步编程的关键是使用 CompletableFuture 类。

创建CompletableFuture

我们可以通过 CompletableFuture 类来创建新的CompletableFuture 对象，这个对象的初值需要我们来指定。我们可以使用 CompletableFuture 的一些静态工厂方法来创建CompletableFuture 。下面是一个简单的例子：

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.completedFuture("message");

assertTrue(future.isDone());

assertEquals("message", future.getNow(null));

上面例子中，完成的CompletableFuture将被赋值为完成状态。

异步任务

下面，让我们看一下如何在CompletableFuture中执行异步任务。CompletableFuture接收一个执行器作为参数。这个执行器将会在一个新的线程中启动一个任务，而当前线程会继续执行下去。

例如：

public void testSupplyAsync() throws Exception {

    CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");

    assertEquals("Hello", future.get());

}

上面例子中，supplyAsync() 方法创建一个新的 CompletableFuture 对象，该对象的执行器将在一个新的线程中启动一个带返回值的任务，该任务委托给 supplyAsync() 方法调用的Lambda表达式。

执行多个任务

现在我们知道了如何执行单个异步任务，但是如果我们需要执行多个Async方法，需要让这些方法等待执行完成才能开始下一个方法，这就需要用到串联操作。CompletableFuture 提供了一系列的串联方法，比如 thenAccept()和 thenRun()，同时还有一些与执行器相关的方法，如thenApplyAsync()和thenAcceptAsync()。

例如：

public void testThenAccept() {

    StringBuilder sb = new StringBuilder();

    CompletableFuture.completedFuture("thenAccept message")

            .thenAccept(s -> sb.append(s));

    assertTrue(sb.length() > 0);

}

上面例子中，当 CompletableFuture 对象处于完成状态时，thenAccept() 方法就会启动，将异步任务的结果应用于给定的消费者函数。

结论

CompletableFuture 以十分便利的方式支持了 Java 的异步编程。通过工厂方法和各个串联方法，我们可以在 Java 中很方便地处理异步任务。同时CompletableFuture 还支持异常处理和超时控制，使得异步任务处理十分的完整。

CompletableFuture对于处理那些IO密集型的任务以及多线程的任务具有强大的功能，如果我们不知道何种方式实现异步编程，CompletableFuture 是一个不二的选择。