CompletableFuture.supplyAsync() 方法 —— 實現並發編程

CompletableFuture.supplyAsync() 方法是 Java8 發布的工具類之一，它可以讓我們更好地實現非同步編程和並發編程，提升程序的性能和效率。在本文中，我們將全面介紹 CompletableFuture.supplyAsync() 方法的使用和優勢，並給出完整的代碼示例，幫助讀者更好地理解。

一、什麼是 CompletableFuture.supplyAsync() 方法？

CompletableFuture.supplyAsync() 方法可以理解為一種非同步執行任務的方式，可以將一個任務提交給線程池非同步處理，並在任務完成時返回處理的結果。它的使用格式為：

CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    ...  // 執行任務的代碼邏輯
});

該方法的參數是一個 Supplier 介面類型的 Lambda 表達式，該介面定義了無參數輸入和有一個返回實例的輸出，可以用來包裝一個需要非同步執行的任務。

此外，CompletableFuture.supplyAsync() 方法還提供了一個可選參數 executor，它指定執行任務的線程池。如果不指定，則默認使用 ForkJoinPool.commonPool()。

二、CompletableFuture.supplyAsync() 方法的優勢

1. 可以實現非同步編程

CompletableFuture.supplyAsync() 方法可以將一個任務提交給線程池非同步執行，不會阻塞當前線程，因此可以實現非同步編程。這對於提高程序的吞吐量和性能至關重要。

2. 可以避免線程阻塞

使用 CompletableFuture.supplyAsync() 方法可以避免線程的阻塞，避免使用大量的等待時間，影響程序的性能。同時也可以避免因為線程阻塞導致的死鎖等問題。

3. 可以更好地利用系統資源

使用 CompletableFuture.supplyAsync() 方法可以更好地利用系統資源，實現並行處理，提高系統的同時性和資源利用率。

三、使用 CompletableFuture.supplyAsync() 方法的示例代碼

示例 1：簡單使用 CompletableFuture.supplyAsync() 方法

以下是一個簡單的使用 CompletableFuture.supplyAsync() 方法計算 1~5 的累加和的示例代碼：

CompletableFuture future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    int sum = 0;
    int i = 0;
    while (i++ < 5) {
        sum += i;
    }
    return sum;
});
System.out.println(future.get());

代碼解釋：

• 將累加和的計算任務包裝在 CompletableFuture.supplyAsync() 方法的 Lambda 表達式中；
• 將返回值存儲在一個 CompletableFuture 對象中，並通過 get() 方法獲取處理結果。

示例 2：使用指定的線程池執行任務

以下是一個使用指定的線程池執行任務的示例代碼：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);  // 創建一個線程池
CompletableFuture future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    ...
}, executor);
System.out.println(future.get());

代碼解釋：

• 使用 Executors.newFixedThreadPool() 方法創建一個線程池；
• 將創建的線程池傳遞給 CompletableFuture.supplyAsync() 方法的可選參數 executor；
• 將返回值存儲在一個 CompletableFuture 對象中，並通過 get() 方法獲取處理結果。

四、使用 CompletableFuture.supplyAsync() 方法的注意事項

在實際使用 CompletableFuture.supplyAsync() 方法時，需要注意以下事項：

1. 線程池的使用

在使用 CompletableFuture.supplyAsync() 方法時，如果不指定執行任務的線程池，則默認使用 ForkJoinPool.commonPool()。這個線程池默認的線程數量是 CPU 核心數 – 1，可以通過調整 jvm 參數 -Djava.util.concurrent.ForkJoinPool.common.parallelism 來修改。

如果提交的任務需要佔用大量的 CPU 或 I/O 資源，那麼就應該使用自定義的線程池，並保證該線程池的線程數足夠大。

2. 異常處理

CompletableFuture.supplyAsync() 方法雖然可以避免線程阻塞，但是在執行任務時仍可能出現異常，因此我們需要進行異常處理。可以使用 CompletableFuture 對象的 exceptionally() 方法來處理異常。

例如：

CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    ...
}).exceptionally(e -> {
    System.out.println(e.getMessage());
    return null;  // 返回一個默認值
});

3. 使用 CompletableFuture 的組合式非同步編程

CompletableFuture 類提供了多種用於組合式非同步編程的方法，例如 thenCombine()、thenApply()、thenCompose()、thenAccept() 等。我們可以使用這些方法來對多個 CompletableFuture 實例進行組合、串列化、嵌套等操作，實現更加複雜的非同步編程需求。

總結

CompletableFuture.supplyAsync() 方法是 Java8 中實現非同步編程和並發編程的重要工具之一。通過本文的介紹，讀者可以了解該方法的基本使用方法和優勢，掌握其在實際開發中的應用技巧。