Java Future vs CompletableFuture：深入解析与对比

简介

在 Java 中，处理异步操作是一项常见且重要的任务。Future 和 CompletableFuture 都是用于处理异步任务的工具，但它们在功能和使用方式上有很大的不同。本文将详细介绍 Future 和 CompletableFuture 的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，帮助读者更好地理解和使用它们。

基础概念

Future

Future 是 Java 5 引入的一个接口，用于表示一个异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成、等待计算完成以及获取计算结果的方法。Future 只能在任务完成后才能获取结果，并且不能对结果进行进一步的处理。

CompletableFuture

CompletableFuture 是 Java 8 引入的一个类，它实现了 Future 接口，并且提供了更多的功能。CompletableFuture 可以用于创建异步任务、组合多个异步任务、处理异常等。它支持链式调用，可以方便地构建复杂的异步任务链。

使用方法

Future 的使用

import java.util.concurrent.*;

public class FutureExample {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
        Future<Integer> future = executor.submit(() -> {
            Thread.sleep(2000);
            return 42;
        });

        while (!future.isDone()) {
            System.out.println("Task is still running...");
            Thread.sleep(500);
        }

        Integer result = future.get();
        System.out.println("Result: " + result);

        executor.shutdown();
    }
}

在这个示例中，我们创建了一个 ExecutorService 并提交了一个异步任务。使用 future.isDone() 方法检查任务是否完成，使用 future.get() 方法获取任务的结果。

CompletableFuture 的使用

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

public class CompletableFutureExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return 42;
        });

        future.thenAccept(result -> System.out.println("Result: " + result));

        Thread.sleep(3000);
    }
}

在这个示例中，我们使用 CompletableFuture.supplyAsync() 方法创建了一个异步任务。使用 thenAccept() 方法对任务的结果进行处理。

常见实践

异步任务的执行

Future 和 CompletableFuture 都可以用于执行异步任务。Future 需要通过 ExecutorService 来提交任务，而 CompletableFuture 可以直接使用静态方法创建异步任务。

任务链的构建

CompletableFuture 支持链式调用，可以方便地构建任务链。例如：

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

public class TaskChainExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 10)
                .thenApply(num -> num * 2)
                .thenApply(num -> num + 5);

        Integer result = future.get();
        System.out.println("Result: " + result);
    }
}

在这个示例中，我们使用 thenApply() 方法构建了一个任务链，依次对结果进行处理。

异常处理

CompletableFuture 提供了丰富的异常处理机制。例如：

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

public class ExceptionHandlingExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            throw new RuntimeException("Something went wrong");
        }).exceptionally(ex -> {
            System.out.println("Exception caught: " + ex.getMessage());
            return 0;
        });

        Integer result = future.get();
        System.out.println("Result: " + result);
    }
}

在这个示例中，我们使用 exceptionally() 方法捕获异常并进行处理。

最佳实践

何时使用 Future

当只需要简单的异步任务，并且不需要对结果进行复杂的处理时，可以使用 Future。
当使用的是 Java 5 - Java 7 版本时，只能使用 Future。

何时使用 CompletableFuture

当需要构建复杂的异步任务链时，CompletableFuture 是更好的选择。
当需要对异常进行灵活处理时，CompletableFuture 提供了丰富的异常处理机制。

小结

Future 和 CompletableFuture 都是 Java 中处理异步任务的重要工具。Future 是一个简单的接口，用于表示异步计算的结果；CompletableFuture 是 Java 8 引入的一个类，提供了更多的功能，如任务链的构建和异常处理。在实际开发中，应根据具体需求选择合适的工具。

参考资料

Java 官方文档
《Effective Java》
《Java 并发编程实战》