Java 8來了，是時候學一下新的東西了。Java 7和Java 6只不過是稍作修改的版本，而Java 8將會發生重大的改進。或許是Java 8太大了吧？今天我會給你徹底地解釋JDK 8中的新的抽象 – CompletableFuture。眾所周知，Java 8不到一年就會發布，因此這篇文章是基于JDK 8 build 88 with lambda support的。CompletableFuture extends Future提供了方法，一元操作符和促進異步性以及事件驅動編程模型，它并不止步于舊版本的Java中。如果你打開JavaDoc of CompletableFuture你一定會感到震驚。大約有五十種方法（！），而且它們中的一些非常有意思而且不好理解，例如：
CompletableFuture<? extends U> other,
BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn,
Executor executor)
不必擔心，繼續讀下去。CompletableFuture收集了所有ListenableFuture in Guava 和 SettableFuture的特征。此外，內置的lambda表達式使它更接近于Scala/Akka futures。這聽起來好得令人難以置信，但是請繼續讀下去。CompletableFuture有兩個主要的方面優于ol中的Future – 異步回調/轉換，這能使得從任何時刻的任何線程都可以設置CompletableFuture的值。
一、提取、修改包裝的值
通常futures代表其它線程中運行的代碼，但事實并非總是如此。有時你想要創造一個Future來表示你知道將會發生什么，例如JMS message arrival。所以你有Future但是未來并沒有潛在的異步工作。你只是想在未來JMS消息到達時簡單地完成（解決），這是由一個事件驅動的。在這種情況下，你可以簡單地創建CompletableFuture來返還給你的客戶端，只要你認為你的結果是可用的，僅僅通過complete()就能解鎖所有等待Future的客戶端。
首先你可以簡單地創建新的CompletableFuture并且給你的客戶端：
final CompletableFuture<String> future = new CompletableFuture<>();
//...
return future;
}
注意這個future和Callable沒有任何聯系，沒有線程池也不是異步工作。如果現在客戶端代碼調用ask().get()它將永遠阻塞。如果寄存器完成回調，它們就永遠不會生效了。所以關鍵是什么？現在你可以說：
…此時此刻所有客戶端Future.get()將得到字符串的結果，同時完成回調以后將會立即生效。當你想代表Future的任務時是非常方便的，而且沒有必要去計算一些執行線程的任務上。CompletableFuture.complete()只能調用一次，后續調用將被忽略。但也有一個后門叫做CompletableFuture.obtrudeValue(…)覆蓋一個新Future之前的價值，請小心使用。
有時你想要看到信號發生故障的情況，如你所知Future對象可以處理它所包含的結果或異常。如果你想進一步傳遞一些異常，可以用CompletableFuture.completeExceptionally(ex) (或者用obtrudeException(ex)這樣更強大的方法覆蓋前面的異常)。 completeExceptionally()也能解鎖所有等待的客戶端，但這一次從get()拋出異常。說到get()，也有CompletableFuture.join()方法在錯誤處理方面有著細微的變動。但總體上，它們都是一樣的。最后也有CompletableFuture.getNow(valueIfAbsent)方法沒有阻塞但是如果Future還沒完成將返回默認值，這使得當構建那種我們不想等太久的健壯系統時非常有用。
最后static的方法是用completedFuture(value)來返回已經完成Future的對象，當測試或者寫一些適配器層時可能非常有用。
二、創造和獲取CompletableFuture
好了，那么手動地創建CompletableFuture是我們唯一的選擇嗎？不一定。就像一般的Futures，我們可以關聯存在的任務，同時CompletableFuture使用工廠方法：
static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier);
static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier, Executor executor);
static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable);
static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable, Executor executor);
無參方法Executor是以…Async結尾同時將會使用ForkJoinPool.commonPool()(全局的，在JDK8中介紹的通用池），這適用于CompletableFuture類中的大多數的方法。runAsync()易于理解，注意它需要Runnable，因此它返回CompletableFuture<Void>作為Runnable不返回任何值。如果你需要處理異步操作并返回結果，使用Supplier<U>:
final CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<String>() {
@Override
public String get() {
//...long running...
return "42";
}
}, executor);
但是別忘了，Java 8里面還有lambdas表達式呢！
finalCompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
//...long running...
return "42";
}, executor);
或者：
final CompletableFuture<String> future =
CompletableFuture.supplyAsync(() -> longRunningTask(params), executor);
雖然這篇文章不是關于Lambda的，但是我會相當頻繁地使用lambda表達式。
三、轉換和作用于CompletableFuture(thenApply)
我說過CompletableFuture優于Future但是你還不知道為什么嗎？簡單說，因為CompletableFuture是一個原子也是一個因子。我說的這句話沒什么幫助嗎？Scala和JavaScript都允許future完成時允許注冊異步回調，直到它準備好我們才要等待和阻止它。我們可以簡單地說：運行這個函數時就出現了結果。此外，我們可以疊加這些功能，把多個future組合在一起等。例如如果我們從String轉為Integer，我們可以轉為在不關聯的前提下從CompletableFuture到 CompletableFuture<Integer。這是通過thenApply()的方法：
<U> CompletableFuture<U> thenApply(Function<? super T,? extends U> fn);
<U> CompletableFuture<U> thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn);
<U> CompletableFuture<U> thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn, Executor executor);<p></p>
<p>如前所述...Async版本提供對CompletableFuture的大多數操作，因此我將在后面的部分中跳過它們。記住，第一個方法將在future完成的相同線程中調用該方法，而剩下的兩個將在不同的線程池中異步地調用它。
讓我們來看看thenApply()的工作流程：</p>
<p><pre class="brush: java; gutter: true; first-line: 1; highlight: []; html-script: false">
CompletableFuture<String> f1 = //...
CompletableFuture<Integer> f2 = f1.thenApply(Integer::parseInt);
CompletableFuture<Double> f3 = f2.thenApply(r -> r * r * Math.PI);
</p>
或在一個聲明中：
CompletableFuture<Double> f3 =
f1.thenApply(Integer::parseInt).thenApply(r -> r * r * Math.PI);
這里，你會看到一個序列的轉換，從String到Integer再到Double。但最重要的是，這些轉換既不立即執行也不停止。這些轉換既不立即執行也不停止。他們只是記得，當原始f1完成他們所執行的程序。如果某些轉換非常耗時，你可以提供你自己的Executor來異步地運行他們。注意,此操作相當于Scala中的一元map。
四、運行完成的代碼（thenAccept/thenRun）
CompletableFuture<Void> thenAccept(Consumer<? super T> block);
CompletableFuture<Void> thenRun(Runnable action);
在future的管道里有兩種典型的“最終”階段方法。他們在你使用future的值的時候做好準備，當 thenAccept()提供最終的值時，thenRun執行 Runnable，這甚至沒有方法去計算值。例如：
future.thenAcceptAsync(dbl -> log.debug("Result: {}", dbl), executor);
log.debug("Continuing");
…Async變量也可用兩種方法，隱式和顯式執行器，我不會過多強調這個方法。
thenAccept()/thenRun()方法并沒有發生阻塞（即使沒有明確的executor)。它們像一個事件偵聽器/處理程序，你連接到一個future時，這將執行一段時間。”Continuing”消息將立即出現，盡管future甚至沒有完成。
五、單個CompletableFuture的錯誤處理
到目前為止，我們只討論計算的結果。那么異常呢？我們可以異步地處理它們嗎？當然！
CompletableFuture<String> safe =
future.exceptionally(ex -> "We have a problem: " + ex.getMessage());
exceptionally()接受一個函數時，將調用原始future來拋出一個異常。我們會有機會將此異常轉換為和Future類型的兼容的一些值來進行恢復。safe進一步的轉換將不再產生一個異常而是從提供功能的函數返回一個String值。
一個更加靈活的方法是handle()接受一個函數，它接收正確的結果或異常：
CompletableFuture<Integer> safe = future.handle((ok, ex) -> {
if (ok != null) {
return Integer.parseInt(ok);
} else {
log.warn("Problem", ex);
return -1;
}
});
handle()總是被調用，結果和異常都非空，這是個一站式全方位的策略。
六、一起結合兩個CompletableFuture
異步處理過程之一的CompletableFuture非常不錯但是當多個這樣的futures以各種方式組合在一起時確實顯示了它的強大。
七、結合（鏈接）這兩個futures（thenCompose()）
有時你想運行一些future的值（當它準備好了），但這個函數也返回了future。CompletableFuture足夠靈活地明白我們的函數結果現在應該作為頂級的future，對比CompletableFuture<CompletableFuture>。方法 thenCompose()相當于Scala的flatMap：
<U> CompletableFuture<U> thenCompose(Function<? super T,CompletableFuture<U>> fn);
…Async變化也是可用的，在下面的事例中，仔細觀察thenApply()(map)和thenCompose()（flatMap）的類型和差異，當應用calculateRelevance()方法返回CompletableFuture：
CompletableFuture<Document> docFuture = //...
CompletableFuture<CompletableFuture<Double>> f =
docFuture.thenApply(this::calculateRelevance);
CompletableFuture<Double> relevanceFuture =
docFuture.thenCompose(this::calculateRelevance);
//...
private CompletableFuture<Double> calculateRelevance(Document doc) //...
thenCompose()是一個重要的方法允許構建健壯的和異步的管道，沒有阻塞和等待的中間步驟。
八、兩個futures的轉換值(thenCombine())
當thenCompose()用于鏈接一個future時依賴另一個thenCombine，當他們都完成之后就結合兩個獨立的futures：
<U,V> CompletableFuture<V> thenCombine(CompletableFuture<? extends U> other, BiFunction<? super T,? super U,? extends V> fn)
…Async變量也是可用的，假設你有兩個CompletableFuture，一個加載Customer另一個加載最近的Shop。他們彼此完全獨立，但是當他們完成時，您想要使用它們的值來計算Route。這是一個可剝奪的例子：
CompletableFuture<Customer> customerFuture = loadCustomerDetails(123);
CompletableFuture<Shop> shopFuture = closestShop();
CompletableFuture<Route> routeFuture =
customerFuture.thenCombine(shopFuture, (cust, shop) -> findRoute(cust, shop));
//...
private Route findRoute(Customer customer, Shop shop) //...
請注意，在Java 8中可以用(cust, shop) -> findRoute(cust, shop)簡單地代替this::findRoute方法的引用：
customerFuture.thenCombine(shopFuture, this::findRoute);
你也知道，我們有customerFuture 和 shopFuture。那么routeFuture包裝它們然后“等待”它們完成。當他們準備好了，它會運行我們提供的函數來結合所有的結果(findRoute())。當兩個基本的futures完成并且 findRoute()也完成時，這樣routeFuture將會完成。
九、等待所有的 CompletableFutures 完成
如果不是產生新的CompletableFuture連接這兩個結果，我們只是希望當完成時得到通知，我們可以使用thenAcceptBoth()/runAfterBoth()系列的方法，（…Async 變量也是可用的）。它們的工作方式與thenAccept() 和 thenRun()類似，但是是等待兩個futures而不是一個：
<U> CompletableFuture<Void> thenAcceptBoth(CompletableFuture<? extends U> other, BiConsumer<? super T,? super U> block)
CompletableFuture<Void> runAfterBoth(CompletableFuture<?> other, Runnable action)
想象一下上面的例子，這不是產生新的 CompletableFuture，你只是想要立刻發送一些事件或刷新GUI。這可以很容易地實現：thenAcceptBoth():
customerFuture.thenAcceptBoth(shopFuture, (cust, shop) -> {
final Route route = findRoute(cust, shop);
//refresh GUI with route
});
我希望我是錯的，但也許有些人會問自己一個問題：為什么我不能簡單地阻塞這兩個futures呢？ 就像：
Future<Customer> customerFuture = loadCustomerDetails(123);
Future<Shop> shopFuture = closestShop();
findRoute(customerFuture.get(), shopFuture.get());
好了，你當然可以這么做。但是最關鍵的一點是CompletableFuture是允許異步的，它是事件驅動的編程模型而不是阻塞并急切地等待著結果。所以在功能上，上面兩部分代碼是等價的，但后者沒有必要占用一個線程來執行。
十、等待第一個 CompletableFuture 來完成任務
另一個有趣的事是CompletableFutureAPI可以等待第一個（與所有相反）完成的future。當你有兩個相同類型任務的結果時就顯得非常方便，你只要關心響應時間就行了，沒有哪個任務是優先的。API方法(…Async變量也是可用的）：
CompletableFuture<Void> acceptEither(CompletableFuture<? extends T> other, Consumer<? super T> block)
CompletableFuture<Void> runAfterEither(CompletableFuture<?> other, Runnable action)
作為一個例子，你有兩個系統可以集成。一個具有較小的平均響應時間但是擁有高的標準差，另一個一般情況下較慢，但是更加容易預測。為了兩全其美（性能和可預測性）你可以在同一時間調用兩個系統并等著誰先完成。通常這會是第一個系統，但是在進度變得緩慢時，第二個系統就可以在可接受的時間內完成：
CompletableFuture<String> fast = fetchFast();
CompletableFuture<String> predictable = fetchPredictably();
fast.acceptEither(predictable, s -> {
System.out.println("Result: " + s);
});
s代表了從fetchFast()或是fetchPredictably()得到的String。我們不必知道也無需關心。
十一、完整地轉換第一個系統
applyToEither()算是 acceptEither()的前輩了。當兩個futures快要完成時，后者只是簡單地調用一些代碼片段，applyToEither()將會返回一個新的future。當這兩個最初的futures完成時，新的future也會完成。API有點類似于(…Async 變量也是可用的)：
這個額外的fn功能在第一個future被調用時能完成。我不確定這個專業化方法的目的是什么，畢竟一個人可以簡單地使用：fast.applyToEither(predictable).thenApply(fn)。因為我們堅持用這個API，但我們的確不需要額外功能的應用程序，我會簡單地使用Function.identity()占位符：
CompletableFuture<String> fast = fetchFast();
CompletableFuture<String> predictable = fetchPredictably();
CompletableFuture<String> firstDone =
fast.applyToEither(predictable, Function.<String>identity());
第一個完成的future可以通過運行。請注意，從客戶的角度來看，兩個futures實際上是在firstDone的后面而隱藏的。客戶端只是等待著future來完成并且通過applyToEither()使得當最先的兩個任務完成時通知客戶端。
十二、多種結合的CompletableFuture
我們現在知道如何等待兩個future來完成（使用thenCombine()）并第一個完成(applyToEither())。但它可以擴展到任意數量的futures嗎？的確，使用static輔助方法：
static CompletableFuture<Void< allOf(CompletableFuture<?<... cfs)
static CompletableFuture<Object< anyOf(CompletableFuture<?<... cfs)
allOf()當所有的潛在futures完成時，使用了一個futures數組并且返回一個future（等待所有的障礙）。另一方面anyOf()將會等待最快的潛在futures，請看一下返回futures的一般類型，這不是你所期望的嗎？我們會在接下來的文章中關注一下這個問題。
總結
我們探索了整個CompletableFuture API。我確信這樣就能戰無不勝了，所以在下一篇文章中我們將研究另一個簡單的web爬蟲程序的實現，使用CompletableFuture方法和Java 8 lambda表達式，我們也會看看CompletableFuture的.
