在 Java 8 之前，Java 的并发编程主要依赖于 Thread、ExecutorService、Future 等类。虽然这些工具已经能满足大多数需求，但在处理异步、非阻塞、组合任务时仍显得笨重且代码可读性差。Java 8 引入的 CompletableFuture 为此提供了一套全新的、基于函数式编程范式的并发框架。它不仅可以轻松实现异步调用，还能以链式、组合式的方式表达复杂的并发逻辑。

1. CompletableFuture 的基本概念

• 异步任务：`CompletableFuture.supplyAsync(Supplier )` 或 `runAsync(Runnable)` 可在后台线程池中执行任务。
• 结果处理：thenApply, thenApplyAsync 对结果进行转换；thenAccept, thenAcceptAsync 用于消费结果。
• 异常处理：exceptionally, handle 用于捕获并处理异常。
• 组合操作：thenCombine, thenCompose, allOf, anyOf 让你能轻松构建任务依赖关系。

2. 典型使用场景

2.1 并行调用多份数据源

CompletableFuture <String> userInfo  = CompletableFuture.supplyAsync(() -> getUserInfo());
CompletableFuture <String> orderInfo = CompletableFuture.supplyAsync(() -> getOrderInfo());

CompletableFuture <Void> combined = userInfo.thenCombine(orderInfo,
    (u, o) -> u + "\n" + o)
    .thenAccept(System.out::println);
combined.join(); // 阻塞等待所有任务完成

2.2 异步链式调用

CompletableFuture <Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> fetchNumber())
    .thenApply(n -> n * 2)
    .thenApply(n -> n + 10)
    .thenApplyAsync(n -> n * 3, Executors.newSingleThreadExecutor());

future.thenAccept(result -> System.out.println("最终结果: " + result))
      .exceptionally(ex -> { System.err.println("错误: " + ex); return null; });

future.join();

2.3 失败恢复与重试

CompletableFuture <String> resilient = CompletableFuture.supplyAsync(() -> riskyOperation())
    .exceptionally(ex -> {
        System.err.println("首次失败，尝试重试...");
        return retryOperation();
    });

resilient.thenAccept(System.out::println);

3. 性能与资源管理

• 线程池自定义：CompletableFuture.supplyAsync(..., Executor) 允许你指定自己的线程池，避免使用默认的 ForkJoinPool.commonPool。
• 异步与同步的平衡：在高并发场景下，尽量将耗时 IO 或网络请求放入异步任务；CPU 密集型计算最好使用同步或手动线程池管理。
• 内存泄漏：链式任务如果未及时 join() 或 get()，可能导致线程池长时间保持不必要的引用。建议在业务代码中显式等待或使用超时。

4. 与 Reactive Streams 的对比

虽然 CompletableFuture 具备一定的组合能力，但它不属于完整的 Reactive Streams 实现。若需要更细粒度的流式控制、背压（backpressure）机制，建议使用 Project Reactor 或 RxJava 等库。CompletableFuture 更适合简单的异步计算或轻量级的并行任务组合。

5. 进阶技巧

• 使用 CompletableFuture 的 thenRun：当你不需要返回值，只想执行一个动作时。
• orTimeout 与 completeOnTimeout：Java 9 新增，提供了超时自动完成的机制，减少手动 ScheduledExecutorService 组合。
• 使用 allOf 或 anyOf 进行批量任务管理：可以将多个独立的 CompletableFuture 聚合，统一等待或处理。
• 组合 exceptionally 与 whenComplete：在需要记录日志或清理资源时非常方便。

6. 小结

CompletableFuture 为 Java 8 带来了全新的并发编程方式，让异步代码更接近函数式思维。它通过链式、组合式的 API 让你能够在不使用回调的情况下处理复杂的异步逻辑。掌握其核心概念与常用组合模式，能够显著提升代码可读性、可维护性，并在高并发场景中获得更好的性能表现。祝你编码愉快！