Runnable和Callable

都是代表一个任务，可以把这个任务交给线程或者线程池执行

  • 都是函数式接口，可以用lambda表达式替代
  • Runnable没有返回值，任务内不抛出异常
  • Callable有返回值，任务内可以抛出异常，Callable需要用FutureTask包装才能交给线程执行
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@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    
    public abstract void run();
}
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@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
    
    V call() throws Exception;
}

Callable和FutureTask

FutureTask实现了Runnable接口，Callable需要用FutureTask包装就可以交给线程执行

同时FutureTask是实现了Future接口，有get()方法等待异步任务结果，用了类似于Condiction条件队列的虚拟链表方式存储需要返回结果的任务

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任务的状态

任务状态是不可逆的，初始任务在构造器里面就是NEW状态

和AQS一样，有一个state变量存储任务状态：

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private volatile int state;

// 任务新建状态
private static final int NEW          = 0;

// 终止中间状态
private static final int COMPLETING   = 1;

// 任务正常结束
private static final int NORMAL       = 2;

// 任务出现异常
private static final int EXCEPTIONAL  = 3;

// 任务被取消
private static final int CANCELLED    = 4;

// 中断中间状态
private static final int INTERRUPTING = 5;

// 执行者线程被中断
private static final int INTERRUPTED  = 6;

状态转换图

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CompletableFuture

在之前的FutureTask中，如果想要获取到多线程执行的结果，有两种办法，一种是轮询FutureTask.isDone()方法，当结果为true的时候获取执行结果，第二种则是调用FutureTask.get()方法。但是无论那种方式都无法实现真正意义上的异步回调，因为任务执行需要时间，所以都会使得主线程被迫阻塞。

CompletableFuture对象实现异步任务

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CompletableFuture也实现了Future接口，所以和FutureTask一样也可以用complete()完成异步任务，并且用get()阻塞等待。

CompletableFuture的静态方法实现异步任务

为了能够真正的实现异步，通过回调代替阻塞，可以用CompletableFuture的静态方法：

  • runAsync和supplyAsync都支持用线程池进行任务调度，如果不为CompletableFuture指定线程池执行任务的情况下，默认是使用ForkJoinPool.commonPool()的线程，而ForkJoinPool.commonPool()的线程是作为main线程的守护线程进行的，如果main挂了，执行异步任务的线程也会随之终止结束，并不会继续执行异步任务
  • runAsync没有返回值，而supplyAsync有返回值
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public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable);
public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable,Executor executor);
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier);
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier,Executor executor);
public static <U> CompletableFuture<U> completedFuture(U value);

CompletableFuture成员方法实现异步任务

如果有Async后缀，分为以下3种情况：

  • 上一个任务已经执行结束了，那么当前创建出的任务会交给上个任务的执行线程来执行
  • 上一个任务还没有执行结束，那么则会另启一条线程来执行
  • 如果创建任务时指定了执行线程池，则会使用指定线程池的线程来执行

一般有4种成员方法：因为CompletableFuture实现了CompletionStage接口，在每个任务执行完成后又回返回一个CompletableFuture对象，使用时我们可以接着基于该对象继续创建新的任务，可以链式调用

  • thenApply())：此类方法可以基于上一个任务再创建一个新的有返回型任务。
  • handle()：与thenApply类作用相同，不同点在于thenApply类方法只能在上一个任务执行正常的情况下才能执行，当上一个任务执行抛出异常后则不会执行。而handle类在上个任务出现异常的情况下也可以接着执行。
  • thenRun()：此类方法可以基于上一个任务再创建一个新的无返回型任务。
  • thenCompose()：与thenApply类大致相同，不同点在于每次向下传递都是新的CompletableFuture对象，而thenApply向下传递的都是同一个CompletableFuture对象对象

异步回调和异常处理

  • 主线程调用直接阻塞获取执行结果的get、getNow方法
  • 可以为无返回值的异步任务写出执行结果的：complete开头的方法
  • 任务正常执行成功的回调：thenAccept开头的方法
  • 任务执行抛出异常的回调：exceptionally方法
  • 任务执行结束的回调：whenComplete开头的方法

调用时序

串行

thenApply、thenAccept、thenRun、handle以及thenCompose

并行

汇聚

AND类型：全部异步任务都需要完成

  • thenCombine系列：可以接收前面任务的结果进行汇聚计算，并且计算后可以返回值
  • thenAcceptBoth系列：可以接收前面任务的结果进行汇聚计算，但计算后没有返回值
  • runAfterBoth系列：不可以接收前面任务的结果且无返回，但可以在任务结束后进行汇聚计算
  • CompletableFuture类的allOf系列：不可接收之前任务的结果，但可以汇聚多个任务，但是要配合回调处理方法一起使用

OR类型：只需要一个异步任务就行

  • applyToEither系列：接收最先完成的任务结果进行处理，处理完成后可以返回值
  • acceptEither系列：接收最先完成的任务结果进行处理，但是处理完成后不能返回
  • runAfterEither系列：不能接收前面任务的返回值且无返回，单可以为最先完成的任务进行后继处理
  • CompletableFuture类的anyOf系列：可以同时汇聚任意个任务，并接收最先执行完成的任务结果进行处理，处理完成后没有返回值，需要配合回调方法一起使用