CompletableFuture

Future模式

Future模式是高并发设计与开发过程中常见的设计模式，它的核心思想是异步调用。对于Future模式来说，它不是立即返回我们所需要的数据，但是它会返回一个契约(或异步任务)，将来我们可以凭借这个契约(或异步任务)获取需要的结果。

在进行传统的RPC(远程调用)时，同步调用RPC是一段耗时的过程。当客户端发出RPC请求后，服务端完成请求处理需要很长的一段时间才会返回，这个过程中客户端一直在等待，直到数据返回后，再进行其他任务的处理。现有一个Client同步对三个Server分别进行一次RPC调用，具体如下图：

image-20231004124526298

假设一次远程调用的时间为500毫秒，则一个Client同步对三个Server分别进行一次RPC调用的总时间需要耗费1500毫秒。可以使用Future模式对其进行改造，将同步的RPC调用改为异步并发的RPC调用，一个Client异步并发对三个Server分别进行一次RPC调用，如下图：

image-20231004124912843

假设一次远程调用的时间为500毫秒，则一个Client异步并发对三个Server分别进行一次RPC调用的总时间只要耗费500毫秒。使用Future模式异步并发地进行RPC调用，客户端在得到一个RPC地返回结果前并不急于获取该结果，而是充分利用等待时间去执行其他地耗时操作(如其他RPC调用)，这就是Future模式地核心所在。

Java的Future实现类并没有支持异步回调，仍然需要主动获取耗时任务的结果，而Java8的CompletableFuture组件实现了异步回调模式。

在Java中，Future只是一个泛型接口，位于java.util.concurrent包下，其中定义了5个方法，主要包括如下几个功能：

  • 取消异步执行中的任务
  • 判断任务是否被取消
  • 判断异步任务是否执行完成
  • 获取异步任务完成后的执行结果
public interface Future<V> {
  //取消异步执行
  boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
  //获取异步任务的取消状态
  boolean isCancelled();
  //判断异步任务是否执行完成
  boolean isDone();
  //获取异步任务完成后的执行结果
  V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
  //设置时限，获取异步任务完成后的执行结果
  V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

总体来说，Future是一个对异步任务进行交互、操作的接口。但是Future仅仅是一个接口，通过它没有办法直接对异步任务操作，JDK提供了一个默认的实现类--FutureTask。

CompletableFuture详解

CompletableFuture是JDK1.8引入的实现类，该类实现了Future和CompletionStage两个接口。该类的实例作为一个异步任务，可以在自己异步执行完成之后触发一些其他的异步任务，从而达到异步回调的效果。

1.CompletableFuture的UML类关系

image-20231004180648069

这里的CompletionStage代表异步计算过程中的某一个阶段，一个阶段完成以后可能会进入另一个阶段。一个阶段可以理解为一个子任务，每一个子任务会包装一个Java函数式接口实例，表示该子任务所要执行的操作。

2.CompletionStage接口

CompletionStage代表某个同步或异步计算的一个阶段，或者一系列异步任务中的一个子任务(或者阶段性任务)。

每个CompletionStage子任务所包装的可以是一个Function、Consumer或者Runnable函数式接口实例。这三个常用的函数式接口的特点如下：

(1)Function

Function接口的特点是：有输入、有输出。包装了Function实例的CompletionStage子任务需要一个输入参数，并会产生一个输出结果到下一步。

(2)Runnable

Runnable接口的特点是：无输入、无输出。包装了Runnable实例的CompletionStage子任务既不需要任何输入参数，又不会产生任何输出。

(3)Consumer

Consumer接口的特点是：有输入、无输出。包装了Consumer实例的CompletinStage子任务需要一个输入参数，但不会产生任何输出。

多个CompletionStage构成了一条任务流水线，一个环节执行完成了可以将结果移交给下一个环节(子任务)。多个CompletionStage子任务之间可以使用链式调用，下面是一个例子：

oneStage.thenApply(x->square(x))
  								.thenAccept(y->System.out.println(y))
  								.thenRun(()->System.out.println())

对上例的解释如下：

oneStage是一个CompletionStage子任务，这是一个前提。

x->square(x)是一个Function类型的Lambda表达式，被thenApply()方法包装成了一个CompletionStage子任务，该子任务需要接收一个参数x,然后输出一个结果----x的平方值。

y->System.out.println(y)是一个Consumer类型的Lambda表达式，被thenAccept()方法包装成了一个CompletionStage子任务，该子任务需要消耗上一个子任务的输出值，但是此子任务并没有输出。

()->System.out.println()是一个Runnable类型的Lambda表达式，被thenRun()方法包装成了一个CompletionStage子任务，既不消耗上一个子任务的输出，又不产生结果。

CompletionStage代表异步计算过程中的某一个阶段，一个阶段完成以后可能会触发另一个阶段。虽然一个子任务可以触发其他子任务，但是并不能保证后续子任务的执行顺序。

3.使用runAsync和supplyAcync创建子任务

CompletionStage子任务的创建是通过CompletebleFuture完成的。CompletableFuture类提供了非常强大的Future的扩展功能来帮助我们简化异步编程的复杂性，提供了函数式编程的能力来帮我们通过回调的方式处理计算结果，也提供了转换和组合CompletionStage()的方法。

CompletableFuture定义了一组方法用于创建CompletionStage子任务(或者阶段性任务)，基础的方法如下：

  	//子任务包装一个Supplier实例，并调用ForkJoinPool.commonPool()线程来执行
    public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier)
   //子任务包装一个Supplier实例，并使用指定的executor线程池来执行
    public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier,
                                                       Executor executor)
		//子任务包装一个Runnable实例，并调用ForkJoinPool.commonPool()线程来执行
    public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable)
		//子任务包装一个Runnable实例，并使用指定的executor线程池来执行
    public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable,
                                                   Executor executor)

在使用CompletableFuture创建CompletionStage子任务时，如果没有指定Executor线程池，在默认情况下CompletionStage会使用公共的ForkJoinPool线程池。

两个创建CompletionStage子任务的示例如下：

public class CompletableFutureDemo {
    //创建一个无消耗值(无输入值)、无返回值的异步子任务
    public static void runAsyncDemo() throws Exception {
        CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("run end...");
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        });
        //等待异步任务执行完成，限时等待2秒
        future.get(2, TimeUnit.SECONDS);
    }

    //创建一个无消耗值(无输入值)、有返回值的异步子任务
    public static void supplyAsyncDemo() throws Exception {
        CompletableFuture<Long> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            long start = System.currentTimeMillis();
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println("run end...");
            return System.currentTimeMillis() - start;
        });
        //等待异步任务执行完成，限时等待2秒
        long time = future.get(2, TimeUnit.SECONDS);
        System.out.println("异步执行耗时(秒)：" + time / 1000);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        runAsyncDemo();
        supplyAsyncDemo();
    }
}

4.设置子任务回调钩子

可以为CompletionStage子任务设置特定的回调钩子，当计算结果完成或者抛出异常的时候，执行这些特定的回调钩子。

设置子任务回调钩子的主要函数如下：

//设置子任务完成时的回调钩子
public CompletableFuture<T> whenComplete(
    BiConsumer<? super T, ? super Throwable> action)
//设置子任务完成时的回调钩子，可能不在同一线程执行
public CompletableFuture<T> whenCompleteAsync(
    BiConsumer<? super T, ? super Throwable> action)
//设置子任务完成时的回调钩子，提交给线程池executor执行
public CompletableFuture<T> whenCompleteAsync(
    BiConsumer<? super T, ? super Throwable> action, Executor executor) 
//设置异常处理的回调钩子
public CompletableFuture<T> exceptionally(
        Function<Throwable, ? extends T> fn)

下面是一个CompletionStage子任务设置完成钩子和异常钩子的简单示例：

public class CompletableFutureDemo1 {
    public static void whenCompleteDemo() throws Exception {
        //创建异步任务
        CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            try {
                //模拟执行一秒
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":抛出异常");
            throw new RuntimeException(Thread.currentThread().getName()+":发生异常");
        });
        //设置异步任务执行完成后的回调钩子
        future.whenComplete(new BiConsumer<Void, Throwable>() {
            @Override
            public void accept(Void unused, Throwable throwable) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":执行完成!");
            }
        });

        //设置异步任务发生异常后的回调钩子
        future.exceptionally(new Function<Throwable, Void>() {
            @Override
            public Void apply(Throwable throwable) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":执行失败！" + throwable.getMessage());
                return null;
            }
        });
        //获取异步任务的结果
        future.get();
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        whenCompleteDemo();
    }
}

image-20231004193257898

调用cancel()方法取消CompletableFuture时，任务被视为异常完成，completeExceptionally()方法所设置的异常回调钩子也会被执行。

如果没有设置异常回调钩子，发生内部异常时会有两种情况发生：

(1)在调用get()和get(long,TimeUnit)方法启动任务时，如果遇到内部异常，get()方法就会抛出ExecutionException(执行异常)。

(2)在调用join()和getNow(T)启动任务时(大多数情况下都是如此)，如果遇到内部异常，join()和getNow(T)方法就会抛出CompletionException。

5.调用handle()方法统一处理异常和结果

除了分别通过whenComplete、exceptionally设置完成钩子、异常钩子之外，还可以调用handle()方法统一处理结果和异常。

handle方法有三个重载版本如下：

//在执行任务的同一个线程中处理异常和结果
public <U> CompletableFuture<U> handle(
    BiFunction<? super T, Throwable, ? extends U> fn)
//可能不在执行任务的同一个线程中处理异常和结果
public <U> CompletableFuture<U> handleAsync(
    BiFunction<? super T, Throwable, ? extends U> fn)
//在指定线程池executor中处理异常和结果
public <U> CompletableFuture<U> handleAsync(
    BiFunction<? super T, Throwable, ? extends U> fn, Executor executor)

handle()方法的示例代码如下：

public class CompletableDemo2 {
    public static void handleDemo() throws Exception {
        CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            try {
                //模拟执行1秒
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":抛出异常");
            throw new RuntimeException(Thread.currentThread().getName()+":发生异常");
        });

        //统一处理异常和结果
        future.handle(new BiFunction<Void, Throwable, Void>() {
            @Override
            public Void apply(Void unused, Throwable throwable) {
                if (throwable == null) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":没有发生异常!");
                } else {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":sorry,发生了异常!");
                }
                return null;
            }
        });
        future.get();
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        handleDemo();
    }
}

image-20231004193956636

6.线程池的使用

默认情况下，通过静态方法runAsync()、supplyAsync()创建的CompletableFuture任务会使用公共的ForkJoinPool线程池，默认的线程数是CPU的核数。

问题是，如果所有CompletableFuture共享一个线程池，那么一旦有任务执行一些很慢的IO操作，就会导致线程池中的所有线程都阻塞在IO操作上，造成线程饥饿，进而影响整个系统的性能。所以，强烈建议根据不同的业务类型创建不同的线程池，以避免相互干扰。

public class CompletableDemo3 {
    public static void threadPoolDemo() throws Exception {
        //混合线程池
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);
        CompletableFuture<Long> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":run begin...");
            long start = System.currentTimeMillis();
            try {
                Thread.sleep(1000);//模拟执行1秒
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":run end...");
            return System.currentTimeMillis() - start;
        }, pool);
        //等待异步任务执行完成，限时等待2秒
        Long time = future.get(2, TimeUnit.SECONDS);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":异步执行耗时(秒)：" + time / 1000);
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        threadPoolDemo();
    }
}

image-20231004194419567

异步任务的串行执行

如果两个异步任务需要串行(一个任务依赖另一个任务)执行，可以通过CompletionStage接口的thenApply()、thenAccept()、thenRun()和thenCompose()四个方法来实现。

thenApply()方法

//后一个任务与前一个任务在同一个线程中执行
public <U> CompletableFuture<U> thenApply(Function<? super T,? extends U> fn) 
//后一个任务与前一个任务不在同一个线程中执行
public <U> CompletableFuture<U> thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn) 
//后一个任务在指定的executor线程池中执行
public <U> CompletableFuture<U> thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn, Executor executor)

thenApply的三个重载版本有一个共同的参数fn，该参数表示要串行执行的第二个异步任务，它的类型为Function。fn的类型声明涉及两个泛型参数，具体如下：

  • 泛型参数T:上一个任务所返回结果的类型。
  • 泛型参数U:当前任务的返回值类型。

调用thenApply分两步计算(10+10)*2：

//调用thenApply分两步计算(10+10)*2
public class ThenApplyDemo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Long> future = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Long>() {
            @Override
            public Long get() {
                long firstStep = 10L + 10L;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":firstStep out is " + firstStep);
                return firstStep;
            }
        }).thenApplyAsync(new Function<Long, Long>() {
            @Override
            public Long apply(Long firstStepOut) {
                long secondStep = firstStepOut * 2;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":secondStep out is " + secondStep);
                return secondStep;
            }
        });

        Long result = future.get();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":out is " + result);
    }
}

image-20231004195110503

thenRun()方法

thenRun()方法与thenApply()方法不同的是，不关心任务的处理结果。只要前一个任务执行完成，就开始执行后一个串行任务。

//后一个任务与前一个任务在同一个线程中执行
public CompletableFuture<Void> thenRun(Runnable action)
//后一个任务与前一个任务不在同一个线程中执行
public CompletableFuture<Void> thenRunAsync(Runnable action)
//后一个任务在指定的executor线程池中执行
public CompletableFuture<Void> thenRunAsync(Runnable action,Executor executor)

从方法的声明可以看出，thenRun()方法同thenApply()方法类似，不同的是前一个任务处理完成后，thenRun()并不会把计算的结果传给后一个任务，而且后一个任务也没有结果输出。

thenRun系列方法中的action参数是Runnable类型的，所以thenRun()既不能接收参数也不支持返回值。

thenAccept()方法

调用thenAccept()方法时后一个任务可以接收(或消费)前一个任务的处理结果，但是后一个任务没有结果输出。

//后一个任务与前一个任务在同一个线程中执行
public CompletableFuture<Void> thenAccept(Consumer<? super T> action)
//后一个任务与前一个任务不在同一个线程中执行
public CompletableFuture<Void> thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action) 
//后一个任务在指定的executor线程池中执行
public CompletableFuture<Void> thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action,Executor executor)

thenCompose()方法

thenCompose方法在功能上与thenApply()、thenAccept()、thenRun()一样，可以对两个任务进行串行的调度操作，第一个任务操作完成时，将它的结果作为参数传递给第二个任务。

public <U> CompletableFuture<U> thenCompose(
    Function<? super T, ? extends CompletionStage<U>> fn) 
public <U> CompletableFuture<U> thenComposeAsync(
    Function<? super T, ? extends CompletionStage<U>> fn) 

public <U> CompletableFuture<U> thenComposeAsync(
    Function<? super T, ? extends CompletionStage<U>> fn,
    Executor executor)

thenCompose()方法要求第二个任务的返回值是一个CompletionStage异步实例。因此，可以调用CompletableFuture.supplyAsync()方法将第二个任务所要调用的普通异步方法包装成一个CompletionStage实例。

这里使用thenCompose()分两步计算(10+10)*2

public class ThenComposeDemo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Long> future = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Long>() {
            @Override
            public Long get() {
                long firstStep = 10 + 10;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":first out is " + firstStep);
                return firstStep;
            }
        }).thenCompose(new Function<Long, CompletionStage<Long>>() {
            @Override
            public CompletionStage<Long> apply(Long firstStepOut) {
                //将第二个任务所要调用的普通异步方法包装成一个CompletionState异步实例
                return CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Long>() {
                    //两个任务所要调用的普通异步方法
                    @Override
                    public Long get() {
                        long secondStep = firstStepOut * 2;
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":second Step out is " + secondStep);
                        return secondStep;
                    }
                });
            }
        });
        Long result = future.get();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":out is " + result);
    }
}

image-20231004200557549

四个任务串行方法的区别

thenApply()、thenRun()、thenAccept()这三个方法的不同之处主要在于其核心参数fn、action、consumer的类型不同，分别为Function<T,R>、Runnable、Consumer<? super T>类型。

但是，thenCompose()方法与thenApply()方法有本质的不同：

  • thenCompose()的返回值是一个新的CompletionStage实例，可以持续用来进行下一轮CompletionStage任务的调度。
  • thenApply()的返回值就是第二个任务的普通异步方法的执行结果，它的返回类型与第二不执行的普通异步方法的返回类型相同，通过thenApply()所返回的值不能进行下一轮CompletionStage链式(或者流式)调用。

异步任务的合并执行

如果某个任务同时依赖另外两个异步任务的执行结果，就需要对另外两个异步任务进行合并。以泡茶为例，“泡茶喝”任务需要对“烧水”任务与“清洗”任务进行合并。

thenCombine()方法

thenCombine()会在两个CompletionStage任务都执行完成后，把两个任务的结果一起交给thenCombine()来处理。

//合并代表第二步任务(参数other)的CompletionStage实例，返回第三步任务的CompletionStage
public <U,V> CompletableFuture<V> thenCombine(
    CompletionStage<? extends U> other,
    BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn)
//不一定在同一个线程中执行第三步任务的CompletionStage实例
public <U,V> CompletableFuture<V> thenCombineAsync(
    CompletionStage<? extends U> other,
    BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn)
//第三步任务的CompletionStage实例在指定的executor线程池中执行
public <U,V> CompletableFuture<V> thenCombineAsync(
    CompletionStage<? extends U> other,
    BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn, Executor executor)

thenCombine()方法的调用者为第一步的CompletionStage实例，该方法的第一个参数为第二步的CompletionStage实例，该方法的返回值为第三步的CompletioStage实例。在逻辑上，thenCombine()方法的功能是将第一步、第二步的结果合并到第三步上。

thenCombine()系列方法有两个核心参数：

  • other参数：表示待合并的第二部任务的CompletionStage实例。
  • fn参数：表示第一个任务和第二个任务执行完成后，第三步需要执行的逻辑。

fn参数的类型为BiFunction<? super T,? super U,? extends V>,该类型的声明涉及三个泛型参数：

  • T:表示第一个任务所返回结果的类型
  • U:表示第二个任务所返回结果的类型
  • V:表示第三个任务所返回结果的类型

调用thenCombine分三步计算(10+10)*(10+10):

//使用thenCombine()计算(10+10)*(10+10)
public class ThenCombineDemo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture<Integer> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {
            @Override
            public Integer get() {
                Integer firstStep = 10 + 10;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":firstStep out is " + firstStep);
                return firstStep;
            }
        });
        CompletableFuture<Integer> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {
            @Override
            public Integer get() {
                Integer secondStep = 10 + 10;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":secondStep out is " + secondStep);
                return secondStep;
            }
        });
        CompletableFuture<Integer> future3 = future1.thenCombine(future2, new BiFunction<Integer, Integer, Integer>() {
            @Override
            public Integer apply(Integer step1Out, Integer step2Out) {
                return step1Out * step2Out;
            }
        });
        Integer result = future3.get();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":out is " + result);
    }
}

image-20231004201828595

runAfterBoth()方法

funAfterBoth()方法不关心每一步任务的输入参数和处理结果。

//合并第二步任务的CompletionStage实例，返回第三步任务的CompletionStage
public CompletableFuture<Void> runAfterBoth(CompletionStage<?> other,
                                            Runnable action)
//不一定在同一个线程中执行第三步任务的CompletionStage实例
public CompletableFuture<Void> runAfterBothAsync(CompletionStage<?> other,
                                                 Runnable action)
//第三步任务的CompletionStage实例在指定的executor线程池中执行
public CompletableFuture<Void> runAfterBothAsync(CompletionStage<?> other,
                                                 Runnable action,
                                                 Executor executor)

thenAcceptBoth()方法

该方法是对runAfterBoth()方法和thenCombine()方法的特点进行了折中，调用thenAcceptBoth()方法，第三个任务可以接收其合并过来的第一个任务、第二个任务的处理结果，但是第三个任务(合并任务)却不能返回结果。

public <U> CompletableFuture<Void> thenAcceptBoth(
    CompletionStage<? extends U> other,
    BiConsumer<? super T, ? super U> action)
public <U> CompletableFuture<Void> thenAcceptBothAsync(
    CompletionStage<? extends U> other,
    BiConsumer<? super T, ? super U> action)
public <U> CompletableFuture<Void> thenAcceptBothAsync(
    CompletionStage<? extends U> other,
    BiConsumer<? super T, ? super U> action, Executor executor)

allOf()等待所有的任务结束

CompletionStage接口的allOf()会等待所有的任务结束，以合并所有的任务。thenCombine()只能合并两个任务，如果需要合并多个异步任务，那么可以调用allOf()。

//allOF()会等待所有的任务结束，以合并所有的任务
public class AllOfDemo {
    public static void main(String[] args) {
        CompletableFuture<Void> future1 = CompletableFuture.runAsync(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":模拟异步任务1"));
        CompletableFuture<Void> future2 = CompletableFuture.runAsync(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":模拟异步任务2"));
        CompletableFuture<Void> future3 = CompletableFuture.runAsync(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":模拟异步任务3"));
        CompletableFuture<Void> future4 = CompletableFuture.runAsync(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":模拟异步任务4"));

        CompletableFuture<Void> all = CompletableFuture.allOf(future1, future2, future3, future4);
        all.join();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":所有异步任务都已经执行完毕");
    }
}

image-20231004202627949

CompletableFuture中的方法太多了，这里只介绍常用的

泡茶喝实例

为了异步执行整个排查流程，分别设计三个线程：泡茶线程(MainThread,主线程)、烧水线程(HotWaterThread)和清洗线程(WashThread)。

  • 泡茶线程的工作是：启动清洗线程、启动烧水线程，等清洗、烧水的工作完成后，泡茶喝;

  • 清洗线程的工作是：洗茶壶、洗茶杯；

  • 烧水线程的工作是：洗好水壶，灌上凉水，放在火上，一直等水烧开。

我们使用CompletableFuture实现整个泡茶喝程序。我们分3个任务：

任务1负责洗水壶、烧开水

任务2负责洗茶壶、洗茶杯和拿茶叶

任务3负责泡茶

public class DrinkTea {
    public static final int SLEEP_GAP = 3000;    //等待3秒

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //任务1：洗水壶->烧开水
        CompletableFuture<Boolean> hotJob = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":洗好水壶");
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":烧开水");
            //线程睡眠一段时间，代表烧水中
            try {
                Thread.sleep(SLEEP_GAP);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":水开了");
            return true;
        });
        //任务2：洗茶壶->洗茶杯->拿茶叶
        CompletableFuture<Boolean> washJob = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":洗茶壶");
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":洗茶杯");
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":拿茶叶");
            //线程睡眠一段时间，代表清洗中
            try {
                Thread.sleep(SLEEP_GAP);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":洗完了");
            return true;
        });
        //任务3：任务1和任务2完成后执行泡茶
        CompletableFuture<String> drinkJob = hotJob.thenCombine(washJob, new BiFunction<Boolean, Boolean, String>() {
            @Override
            public String apply(Boolean hotOK, Boolean washOK) {
                if (hotOK && washOK) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":泡茶喝，茶喝完");
                    return "茶喝完了";
                }
                return "没有喝到茶";
            }
        });
        //等待任务3执行结果
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + drinkJob.get());

    }
}

image-20231004203800659