如何在Java中使用CompletableFuture进行异步编程？

什么是异步编程？

先说说背景，什么是异步编程？简单来说，就是让程序在执行某些耗时任务时不用傻等着结果出来，而是可以先去忙别的事情。比如，你点了外卖（发起任务），不用一直盯着骑手的位置（等待结果），而是可以先去打游戏、看电影，等外卖到了再通知你。

在Java中，CompletableFuture就是一个工具，帮你实现这种异步操作。

为什么用CompletableFuture？

传统上，我们可以用线程（Thread）或线程池（ExecutorService）来实现并发操作，但代码会变得复杂，尤其是当任务之间有依赖关系时，管理起来非常麻烦。而CompletableFuture可以让这些事情变得简单直观。

CompletableFuture能做什么？

1. 异步执行任务：比如你想在后台做个耗时操作，不影响主线程的运行。
2. 任务完成后做点别的事：比如外卖送到后，自动提醒你。
3. 多个任务组合：比如你点了外卖，还订了饮料，等两样都送到后再开饭。
4. 处理异常：比如骑手迷路了，可以处理这种意外情况。

如何使用CompletableFuture？

1. 简单的异步任务

想象一下，你在后台下载一个文件，不想让主线程等着：

• 用CompletableFuture可以让任务在另一个线程中执行。
• 主线程可以继续做别的事，等任务完成后再通知你。

2. 任务完成后继续处理

假设你下载完文件后，还要解压文件：

• CompletableFuture可以在下载完成后，自动执行解压操作。
• 你不用手动检查下载是否完成，它会帮你处理这种“先做这个，再做那个”的逻辑。

3. 多个任务的组合

比如：

• 你点了外卖和饮料，外卖和饮料可以同时送，互不干扰。
• 但你得等两样都送到了，才能吃饭。
• CompletableFuture可以帮你组合这些任务，等所有任务完成后再执行下一步。

4. 处理异常

比如：

• 骑手迷路了，或者商家取消了订单。
• CompletableFuture可以帮你捕获这些异常，并做出相应处理，比如重新下单。

CompletableFuture的常见方法

虽然我不会展示代码，但要理解它的一些核心方法，能帮助你更好地使用它：

1. supplyAsync：

   • 用于启动一个有返回值的异步任务。
   • 比如：下载一个文件，任务完成后会返回文件路径。

2. thenApply：

   • 用于在某个任务完成后，对结果进行处理。
   • 比如：文件下载完成后，自动解压这个文件。

3. thenCombine：

   • 用于把两个任务的结果合并起来。
   • 比如：外卖和饮料都送到了，组合成一个“可以开饭”的信号。

4. exceptionally：

   • 用于处理任务中的异常。
   • 比如：外卖没送到，通知你订单取消了。

5. allOf和anyOf：

   • allOf：等所有任务完成后再继续。
   • anyOf：只要有一个任务完成，就可以继续。

举个生活化的例子

假设你今天中午想吃披萨，还想喝奶茶。你点了两单：

1. 点披萨（任务1）。
2. 点奶茶（任务2）。

这两个任务是独立的，可以同时进行。用CompletableFuture实现时：

• 你可以用supplyAsync来分别启动两个任务。
• 用thenCombine来等两件事都完成后，通知你“可以开饭了”。
• 如果其中一个任务失败了，比如奶茶店关门了，你可以用exceptionally来处理这个问题，比如改喝可乐。

总结

CompletableFuture是一个强大的工具，能让你轻松实现异步操作。它的核心思想就是：

1. 把任务交给后台线程去执行。
2. 不用你手动检查任务完成情况，它会自动通知你。
3. 能灵活组合多个任务。
4. 还能优雅地处理异常。