在Java 8引入CompletableFuture后，异步编程变得更为简洁直观。它不仅提供了基本的异步执行能力，还支持链式调用、组合、异常处理等高级特性。本文将从概念、核心API、常见组合方式以及最佳实践四个方面，带你快速上手并深入理解CompletableFuture。

1. 什么是CompletableFuture？

`CompletableFuture

`是`Future`的一个实现，能够在完成后主动通知注册的回调，而不是被动地阻塞等待。它实现了`CompletionStage`接口，提供了丰富的组合方法，允许我们以声明式方式构建复杂的异步流程。 核心特点： – **非阻塞**：调用者无需等待结果，可立即返回控制权。 – **可组合**：支持`thenApply`、`thenCompose`、`thenCombine`等方法，能够把多个异步任务串联或并行。 – **异常支持**：`exceptionally`、`handle`等方法让异常处理变得简单。 – **可取消**：`cancel`方法支持任务的主动取消。 ## 2. 核心API拆解 ### 2.1 创建与执行 “`java // 立即执行的任务 CompletableFuture cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { // 计算逻辑 return 42; }); “` ### 2.2 结果处理 – `thenApply`：在完成后同步映射结果。 – `thenApplyAsync`：异步映射，默认使用ForkJoinPool.commonPool()。 “`java cf1.thenApply(value -> value * 2) .thenAccept(result -> System.out.println(“最终结果: ” + result)); “` ### 2.3 组合任务 – `thenCompose`：把返回的`CompletableFuture`链到当前任务，避免嵌套。 – `thenCombine`：并行执行两个Future，合并结果。 “`java CompletableFuture cfA = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 10); CompletableFuture cfB = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 20); CompletableFuture combined = cfA.thenCombine(cfB, (a, b) -> a + b); combined.thenAccept(sum -> System.out.println(“总和: ” + sum)); “` ### 2.4 异常处理 “`java CompletableFuture risky = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { if (Math.random() > 0.5) throw new RuntimeException(“故障”); return 100; }); risky.exceptionally(ex -> { System.err.println(“异常捕获: ” + ex.getMessage()); return 0; // 默认值 }); “` ## 3. 常见组合模式 | 场景 | 适用方法 | 示例 | |——|———-|——| | 并行查询 | `allOf` | `CompletableFuture.allOf(cf1, cf2, cf3).thenRun(() -> …)` | | 先完成者 | `anyOf` | `CompletableFuture.anyOf(cf1, cf2).thenAccept(first -> …)` | | 条件执行 | `handle` | `cf.thenApply(…).handle((res, ex) -> ex == null ? res : fallback)` | | 循环任务 | `thenCompose` | 递归调用，直到满足终止条件 | ## 4. 实战：异步Web抓取 “`java public CompletableFuture fetchPage(String url) { return CompletableFuture.supplyAsync(() -> { try (InputStream in = new URL(url).openStream(); Scanner scanner = new Scanner(in).useDelimiter(“\\A”)) { return scanner.hasNext() ? scanner.next() : “”; } catch (IOException e) { throw new UncheckedIOException(e); } }); } public void scrape(List urls) { List> futures = urls.stream() .map(this::fetchPage) .collect(Collectors.toList()); CompletableFuture.allOf(futures.toArray(new CompletableFuture[0])) .thenRun(() -> { futures.forEach(cf -> { try { System.out.println(cf.get().substring(0, 100)); } catch (Exception e) { /* 处理 */ } }); }); } “` ## 5. 性能与最佳实践 1. **线程池选择**：`supplyAsync`默认使用`ForkJoinPool.commonPool()`，对 CPU 密集型任务可自定义`Executor`；I/O 密集型任务建议使用固定线程池。 2. **避免阻塞**：尽量不在回调中使用`get()`或`join()`，会导致线程阻塞。若需要等待结果，直接在主线程使用`join()`。 3. **异常传播**：不要抛出原始异常，建议包装为`CompletionException`，以保持统一的异常链。 4. **资源管理**：若使用外部资源（如网络连接），确保在回调中正确关闭，或使用`thenCompose`链式操作。 ## 6. 小结 `CompletableFuture`是Java异步编程的核心工具，提供了灵活的组合方式与完善的异常处理。掌握其核心API、常见模式与最佳实践后，你可以在不使用繁琐的线程管理代码的情况下，构建高效、可维护的异步业务逻辑。祝你编码愉快！