使用Java CompletableFuture提高非同步編程效率

一、非同步編程的挑戰

隨著互聯網的發展，大量的網路請求使得非同步編程變得越來越重要。非同步編程可以保證進程不會阻塞，從而提高伺服器的吞吐量。但非同步編程也面臨著一些挑戰，例如複雜的回調機制、難以協調多個非同步任務的執行順序等。

二、Java中的CompletableFuture

Java 8中引入了CompletableFuture類，這個類可以幫助我們更方便地編寫非同步代碼，並且可以簡化多個非同步任務的執行和組合。CompletableFuture是一種Future模式的擴展，它的特點有：

1、鏈式調用和組合

CompletableFuture支持鏈式調用，可以更方便地將多個非同步任務進行組合。

2、異常處理

CompletableFuture介面提供了thenApply、thenAccept、thenRun等方法，並允許在這些方法中執行對指定對象/返回值的操作，同時可以做異常處理，這些方法會返回一個新的CompletableFuture，支持鏈式調用。

3、線程池控制

CompletableFuture可以指定線程池，讓我們更好地控制非同步任務的並發數。

三、CompletableFuture的使用

下面是一個使用CompletableFuture實現非同步編程的示例：

public static void main(String[] args) {
        CompletableFuture task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "result1";
        });

        CompletableFuture task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "result2";
        });

        CompletableFuture.allOf(task1, task2).thenRun(() -> {
            System.out.println("all tasks finished");
        });
    }

這個示例中，我們使用CompletableFuture.supplyAsync方法提交兩個非同步任務，分別模擬了1秒和2秒的執行時間。我們使用CompletableFuture.allOf方法等待兩個任務全部完成，然後執行一個新的Runnable對象，這裡只是簡單地列印出”All tasks finished”的信息。下面是運行結果：

all tasks finished

四、CompletableFuture常用方法

除了上述示例所用到的方法外，CompletableFuture還有一些常用的方法：

1、thenApply、thenAccept、thenRun

這些方法用於處理非同步任務執行完後的結果。

CompletableFuture task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "result1");
CompletableFuture task2 = task1.thenApply(result -> result + "result2");

CompletableFuture task3 = task2.thenAccept(result -> {
    System.out.println(result);
});

CompletableFuture task4 = task3.thenRun(() -> {
    System.out.println("all tasks finished");
});

2、thenCompose

使用thenCompose方法，我們可以將多個非同步任務合併成一個。

CompletableFuture task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "hello");
CompletableFuture task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "world");
CompletableFuture task3 = task1.thenCompose(s -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> s + " " + task2.join()));
System.out.println(task3.get()); //"hello world"

3、thenCombine

使用thenCombine方法，我們可以將兩個非同步任務的結果進行合併。

CompletableFuture task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 1);
CompletableFuture task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 2);
CompletableFuture task3 = task1.thenCombine(task2, (result1,result2) -> result1 + result2);
System.out.println(task3.get()); //3

五、總結

Java中的CompletableFuture類為我們提供了一種更加方便靈活的非同步編程方式，可以大大提高我們的開發效率。我們可以通過鏈式調用和組合多個非同步任務，支持異常處理、線程池控制等功能，讓我們的非同步編程變得更加簡單易懂。