深入理解 Future, CompletableFuture, ListenableFuture，回调机制 ...

深入理解 Future, CompletableFuture, ListenableFuture，回调机制

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本文从设计思想、详细实现等角度分析了 Future、CompletableFuture、ListenableFuture等接口或类，提出了一些最佳实践，英华内容为示例代码。耐心看完，相信你一定会有所收获。文章首发公众号，欢迎关注。
理想的 Future

• 函数式思想：值类型，和类型，结果延迟获取，最终状态有两种，正常获取结果 v 大概异常结果 ex。
  
• 只有读逻辑，写逻辑由其他类实现（如 Scala 中的 Promise)
  
• 支持回调，链式调用
  
• 对异步支持良好，但是也支持同步调用
  
• 可取消任务，取消的结果视为异常结果
  

现实的 Future 接口

• Future 封装了任务(写逻辑），提供了阻塞 get()方法，但是结果为四种状态，而且是以受检异常形式抛出，每次处置处罚时都必要 try-catch，无法分别处置处罚。受检异常的题目是即使知道代码不会抛异常，还是要写模版代码 catch 处置处罚。
  

1. V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
2. V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;

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• 非逼迫的取消任务机制，调用 cancel 方法，若任务处于 NEW 状态，可以保证取消；若任务处于运行状态，必要依赖于任务支持停止机制，Java 的停止机制是设立标志位，无法直接传输数据。
  

1. boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);

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• Future 接口不支持回调以及链式调用，CompletableFuture 实现了此功能，但是自身也有一些题目。
  
• Future 接口可以当做值类型利用，也推荐这么利用，不过许多情况下会出现对于 Future 结果的修改。note: Java 底层不支持值类型，其值类型官方说法为 value-based。必要注意区分值类型和可变数据容器 Wrapper 类，值类型是不可变的，比如 Integer 和 AtomicInteger 的区别。
  
• JDK19 的改进
  

在 JDK19 终于提供了以下一系列方法，其基本思想就是值类型，绕过 get 阻塞调用的弊端。当已知结果已经得出后，直接取值，无需进行受检异常处置处罚。美中不足：停止机制还是不视为异常的一部门，exceptionNow 在停止状态时，还是会停止当前线程。

1. default V resultNow();
2. default Throwable exceptionNow();
3. default State state();
4. enum State {
5.       /**
6.        * The task has not completed.
7.        */
8.       RUNNING,
9.       /**
10.        * The task completed with a result.
11.        * @see Future#resultNow()
12.        */
13.       SUCCESS,
14.       /**
15.        * The task completed with an exception.
16.        * @see Future#exceptionNow()
17.        */
18.       FAILED,
19.       /**
20.        * The task was cancelled.
21.        * @see #cancel(boolean)
22.        */
23.       CANCELLED
24. }

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总之，新增的默认方法利用必要先进行状态判定，然后调用获取结果方法。以下是代码示例：

1. // 处理已运算结果
2. results = futures.stream()
3.            .filter(f -> f.state() == Future.State.SUCCESS)
4.            .map(Future::resultNow)
5.            .toList();
6. // allOf 运算结果处理
7. CompletableFuture.allOf(c1, c2, c3).join();
8. foo(c1.resultNow(), c2.resultNow(), c3.resultNow());

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不过，默认方法对于第三方库来说可能会出现运行题目，必要确认第三方库支持再利用默认方法。
CompletableFuture 大幅改进

岁月史书：Future, ExecutorService, BlockingQueue, AQS 等在 JDK1.5 推出，随后 Google Guava 类库提供了 ListenableFuture 补全了 Future 的回调功能，CompletableFuture 鉴戒了 ListenableFuture 功能，联合函数式支持，在 JDK1.8 推出。
1. 链式调用

1. public class CompletableFuture<T> implements Future<T>, CompletionStage<T>

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大部门链式调用方法界说在 CompletionStage 中：
[table][tr]CompletionStage 接口方法函数式接口Stream 相似方法[/tr][tr][td]<U> CompletionStage<U> thenApply(Function