Java多线程？用CompletableFuture就够了

在项目开发中，经常会遇到一个问题：在一个后端接口里，往往会进行多项耗时任务（相互之间独立，没有依赖）的操作，如:

需要从不同的外部接口获取不同的数据，做融合；
请求外部接口数据的同时，还需要读取数据库；
等等

如果在一个请求的主线程里，串行做这些任务操作，会导致响应时间的线性叠加，极有可能导致不符合要求，如图1：

 

 那么，对这些耗时任务进行并行操作，从而使得：响应时间 约等于 耗时最大的任务处理时间，这样可以大大降低系统的响应时间，如图2：

 

 

Future

Future类型，其实就是一个未来任务的返回对象，或者说是子线程的返回对象（通过线程池方式分配子线程）

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4); 
// 定义任务:
Callable<String> task = new Task();
// 提交任务并获得Future:
Future<String> future = executor.submit(task);
// 从Future获取异步执行返回的结果:
String result = future.get(); // 可能阻塞
复制代码

可以看到，通过线程池的方式创建子线程后，executor.submit()返回的是一个Future对象，通过future.get()方法来获得该子任务的运行结果。需要注意的是，这个操作是阻塞的，也就是说，如果这个子任务没有运行结束，主线程会一直block在改行，直到子任务完成。

一个Future<V>接口表示一个未来可能会返回的结果，它定义的方法有：

get()：获取结果（可能会等待）
get(long timeout, TimeUnit unit)：获取结果，但只等待指定的时间；
cancel(boolean mayInterruptIfRunning)：取消当前任务；
isDone()：判断任务是否已完成。

CompletableFuture
当需要判断图2中的所有task是否完成时，如果采用Future，则需要:

调用future.get()获取运行结果，
或者轮询future.isDone()方法直到返回true。
无论哪种方法，都是在主线程里调用，且会阻塞主线程。

以上痛点，从Java 8开始引入了CompletableFuture方法。主要新增的功能有：

thenAccept(): 当task正常完成后，回调调用.thenAccept()方法
exceptionally(): 当task出现异常时，回调调用.exceptionally()方法
anyOf(): 当所有的task中，只要有一个task完成，则主线程继续往下走，可以使用.anyOf()方法
allOf(): 所有的task均完成后，则主线程继续往下走
supplyAsync(): 异步执行，有返回值
runAsync(): 异步执行，无返回值
针对图2，需要所有task都完成后，再执行后续操作，就可以用allOf()方法:

CompletableFuture.allOf(task1, task2, ..., taskn).join();
注意：CompletableFuture的命名规则：

xxx()：表示该方法将继续在已有的线程中执行；
xxxAsync()：表示将异步在线程池中执行，即可以异步执行。

基于CompletableFuture+线程池的实现
线程池配置类

@Configuration
@Slf4j
@EnableAsync
public class ExecutorConfig {
    @Bean
    public Executor asyncExecutor() {
        log.info("start async executor");
        ThreadPoolTaskExecutor threadPoolTaskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor();
//        配置核心线程数
        threadPoolTaskExecutor.setCorePoolSize(ThreadPoolConstant.CORE_POOL_SIZE);
//        配置最大线程数
        threadPoolTaskExecutor.setMaxPoolSize(ThreadPoolConstant.MAX_POOL_SIZE);
//        配置队列大小
        threadPoolTaskExecutor.setQueueCapacity(ThreadPoolConstant.QUEUE_CAPACITY);
//        配置线程池中线程的名称前缀
        threadPoolTaskExecutor.setThreadNamePrefix(ThreadPoolConstant.THREAD_NAME_PREFIX);
//   HelloWorldServiceImpl     rejection-policy: 当pool已经达到max size时，如何处理新任务：
//        CallerRunsPolicy: 不在新线程中执行任务，而是由调用者所在的线程来执行；
//        AbortPolicy: 拒绝执行新任务，并抛出RejectedExecutionException异常；
//        DiscardPolicy：丢弃当前将要加入队列的任务；
//        DiscardOldestPolicy：丢弃任务队列中最旧的任务；
        threadPoolTaskExecutor.setRejectedExecutionHandler(
                new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
        );
        threadPoolTaskExecutor.initialize();
        return threadPoolTaskExecutor;
    }
}

异步服务与服务实现

public interface AsyncService {
    @Async("asyncExecutor")
    CompletableFuture<String> getResponseFromCp(QueryTrainInfoDetailReqDTOWithType queryTrainInfoDetailReqDTOWithType, int queryType);
}
@Service
public class AsyncServiceImpl implements AsyncService {
    @Autowired
    CustomProps customProps;
    @Autowired
    RestTemplate restTemplate;
    @Override
    public CompletableFuture<String> getResponseFromCp(QueryTrainInfoDetailReqDTOWithType queryTrainInfoDetailReqDTOWithType, int queryType) {
        return CompletableFuture
                .completedFuture(
                        FactoryUtil
                                .createFactory(customProps, null, restTemplate)
                                .obtainData(queryTrainInfoDetailReqDTOWithType.setQueryType(queryType), String.class)
                );
    }
}

业务代码中调用异步服务接口

...
    @Autowired
    AsyncService asyncService;

    @Override
    public ReturnData qTrainInfoDetail(QueryTrainInfoDetailReqDTO queryTrainInfoDetailReqDTO) {
        QueryTrainInfoDetailReqDTOWithType queryTrainInfoDetailReqDTOWithType = new QueryTrainInfoDetailReqDTOWithType().setQueryTrainInfoDetailReqDTO(queryTrainInfoDetailReqDTO);
        CompletableFuture<String> fromCpFirstReq = asyncService.getResponseFromCp(queryTrainInfoDetailReqDTOWithType, 1);
        CompletableFuture<String> fromCpSecondReq = asyncService.getResponseFromCp(queryTrainInfoDetailReqDTOWithType, 2);
        CompletableFuture.allOf(fromCpFirstReq, fromCpSecondReq).join(); //阻塞直到当第一次请求和第二次请求都完成
    }
...