9.6　CompletableFuture

这些问题的解决之道是CompletableFuture，它结合了Future对象打欠条的主意和使用回调处理事件驱动的任务。其要点是可以组合不同的实例，而不用担心末日金字塔问题。

9.6　CompletableFuture - 图1你以前可能接触过CompletableFuture对象背后的概念，在其他语言中这被叫作延迟对象或约定。在Google Guava类库和Spring框架中，这被叫作ListenableFutures。

在例9-10中，我会使用CompletableFuture重写例9-9来展示它的用法。

例9-10　使用CompletableFuture从外部网站下载专辑信息

  1. public Album lookupByName(String albumName) {
  2.     CompletableFuture<List<Artist>> artistLookup
  3.         = loginTo("artist")
  4.          .thenCompose(artistLogin -> lookupArtists(albumName, artistLogin)); ➊
  6.     return loginTo("track")
  7.           .thenCompose(trackLogin -> lookupTracks(albumName, trackLogin)) ➋
  8.           .thenCombine(artistLookup, (tracks, artists)
  9.               -> new Album(albumName, tracks, artists)) ➌
  10.           .join(); ➍
  11. }

在例9-10中，loginTo、lookupArtists和lookupTracks方法均返回 CompletableFuture ，而不是Future。CompletableFuture API的技巧是注册Lambda表达式，并且把高阶函数链接起来。方法不同，但道理和Stream API的设计是相通的。

在➊处使用thenCompose方法将Credentials对象转换成包含艺术家信息的CompletableFuture 对象，这就像和朋友借了点钱，然后在亚马逊上花了。你不会马上拿到新买的书——亚马逊会发给你一封电子邮件，告诉你新书正在运送途中，又是一张欠条！

在➋处还是使用了thenCompose方法，通过登录Track API，将Credentials对象转换成包含曲目信息的CompletableFuture 对象。这里引入了一个新方法thenCombine➌，该方法将一个CompletableFuture 对象的结果和另一个CompletableFuture 对象组合起来。组合操作是由用户提供的Lambda表达式完成，这里我们要使用曲目信息和艺术家信息构建一个Album对象。

这时我有必要提醒大家，和使用Stream API一样，现在还没真正开始做事呢，只是定义好了做事的规则。在调用最终的方法之前，无法保证CompletableFuture 对象已经生成结果。CompletableFuture 对象实现了Future接口，可以调用get方法获取值。CompletableFuture 对象包含join方法，我们在➍处调用了该方法，它的作用和get方法是一样的，而且它没有使用get方法时令人倒胃口的检查异常。

读者现在可能已经掌握了使用CompletableFuture 的基础，但是如何创建它们又是另外一回事。创建CompletableFuture 对象分两部分：创建对象和传给它欠客户代码的值。

如例9-11所示，创建CompletableFuture 对象非常简单，调用它的构造函数就够了。现在就可以将该对象传给客户代码，用来将操作链接在一起。我们同时保留了对该对象的引用，以便在另一个线程里继续执行任务。

例9-11　为Future提供值

  1. CompletableFuture<Artist> createFuture(String id) {
  2.     CompletableFuture<Artist> future = new CompletableFuture<>();
  3.     startJob(future);
  4.     return future;
  5. }

一旦任务完成，不管是在哪个线程里执行的，都需要告诉CompletableFuture对象那个值，这份工作可以由各种线程模型完成。比如，可以submit一个任务给ExecutorService，或者使用类似Vert.x这样基于事件循环的系统，或者直接启动一个线程来执行任务。在例9-12中，为了告诉CompletableFuture对象值已就绪，需要调用complete方法，是时候还债了，如图9-4所示。

例9-12　为Future提供一个值，完成工作

  1. future.complete(artist);

9.6　CompletableFuture - 图2

图9-4：一个可完成的Future是一张可以被处理的欠条

当然，CompletableFuture的常用情境之一是异步执行一段代码，该段代码计算并返回一个值。为了避免大家重复实现同样的代码，有一个工厂方法supplyAsync，用来创建CompletableFuture实例，如例9-13所示。

例9-13　异步创建CompletableFuture实例的示例代码

  1. CompletableFuture<Track> lookupTrack(String id) {
  2.     return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
  3.         // 这里会做一些繁重的工作 ➊
  4.         // ...
  5.         return track; ➋
  6.     }, service); ➌
  7. }

supplyAsync方法接受一个Supplier对象作为参数，然后执行它。如➊处所示，这里的要点是能执行一些耗时的任务，同时不会阻塞当前线程——这就是方法名中Async的含义。➋处的返回值用来完成CompletableFuture。在➌处我们提供了一个叫作service的Executor，告诉CompletableFuture对象在哪里执行任务。如果没有提供Executor，就会使用相同的fork/join线程池并行执行。

当然，不是所有的欠条都能兑现。有时候碰上异常，我们无力偿还，如例9-14所示，CompletableFuture为此提供了completeExceptionally，用于处理异常情况。该方法可以视作complete方法的备选项，但不能同时调用complete和completeExceptionally方法。

例9-14　出现错误时完成Future

  1. future.completeExceptionally(new AlbumLookupException("Unable to find " + name));

完整讨论CompletableFuture接口已经超出了本章的范围，很多时候它是一个隐藏大礼包。该接口有很多有用的方法，可以用你想到的任何方式组合CompletableFuture实例。现在，读者应该能熟练地使用高阶函数链接各种操作，告诉计算机应该做什么了吧？

让我们简单看一下其中的一些用例。

  • 如果你想在链的末端执行一些代码而不返回任何值，比如Consumer和Runnable，那就看看thenAccept和thenRun方法。
  • 可使用thenApply方法转换CompletableFuture对象的值，有点像使用Stream的map方法。
  • 在CompletableFuture对象出现异常时，可使用exceptionally方法恢复，可以将一个函数注册到该方法，返回一个替代值。
  • 如果你想有一个map，包含异常情况和正常情况，请使用handle方法。
  • 要找出CompletableFuture对象到底出了什么问题，可使用isDone和isCompletedExceptionally方法辅助调查。

CompletableFuture对于处理并发任务非常有用，但这并不是唯一的办法。下面要学习的概念提供了更多的灵活性，但是代码也更复杂。