请描述如何在Java中使用Future和Promise来处理异步操作结果。

八股文_Java并发基础题 0 3

参考回答

在Java中，Future和Promise是用来处理异步操作结果的两种机制。Future是用于获取异步任务的结果，而Promise通常用于表示一个可能还未完成的计算结果。

Future：Future是Java并发库中的一个接口，用来表示一个异步计算的结果。它通常和ExecutorService一起使用，可以用于提交一个任务并在任务完成后获取结果。
Promise：虽然Promise不是Java标准库中的一部分，但它通常在JavaScript中使用，它的作用与Future类似。Java中类似Promise的功能通常是通过CompletableFuture来实现的。CompletableFuture可以被显式地完成，也可以用于在任务完成时进行回调。

详细讲解与拓展

使用Future进行异步操作：

Future接口提供了方法来获取异步任务的结果（get()），取消任务（cancel()），检查任务是否完成（isDone()）等。通常，Future是通过ExecutorService.submit()方法来提交一个任务并获得。

代码示例：

import java.util.concurrent.*;

public class FutureExample {
   public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
       // 创建线程池
       ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);

       // 提交异步任务并返回Future对象
       Future<Integer> future = executor.submit(() -> {
           // 模拟耗时操作
           Thread.sleep(2000);
           return 123;
       });

       // 获取任务的结果，get方法会阻塞直到任务完成
       Integer result = future.get();
       System.out.println("异步任务结果：" + result);

       // 关闭线程池
       executor.shutdown();
   }
}

在这个例子中，submit()方法提交了一个异步任务，该任务会在另一个线程中执行。get()方法用于获取任务的结果，直到任务执行完毕才返回。

Future的常用方法：

get()：阻塞直到任务完成，并返回结果。
get(long timeout, TimeUnit unit)：阻塞指定的时间，超时后会抛出TimeoutException。
cancel(boolean mayInterruptIfRunning)：尝试取消任务，如果任务已经开始执行，可能会被中断。
isDone()：检查任务是否已完成。
isCancelled()：检查任务是否已被取消。

使用CompletableFuture进行异步编程（类似Promise）：

CompletableFuture是Future的一个扩展，它提供了更加丰富的异步编程支持。与Future不同，CompletableFuture不仅可以用于等待任务结果，还支持回调操作（例如任务完成后执行某个方法）。

CompletableFuture允许你在任务完成后通过thenApply()、thenAccept()等方法链式执行操作，并且支持异常处理。

代码示例：

import java.util.concurrent.*;

public class CompletableFutureExample {
   public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
       // 创建CompletableFuture并启动异步任务
       CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
           // 模拟耗时操作
           try {
               Thread.sleep(2000);
           } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
           }
           return 123;
       });

       // 使用thenApply进行结果转换
       future.thenApply(result -> {
           System.out.println("任务完成，处理结果：" + result);
           return result * 2; // 将结果翻倍
       }).thenAccept(result -> {
           System.out.println("最终结果：" + result);
       });

       // 等待任务完成
       future.join(); // join()是get()的非阻塞版

       // 处理完毕
   }
}

在这个例子中，supplyAsync()方法异步执行一个任务，返回一个CompletableFuture对象。thenApply()和thenAccept()方法用于在任务完成时处理结果。这种方式避免了get()方法的阻塞，同时也更灵活地处理异步任务。

CompletableFuture的常用方法：

supplyAsync()：执行返回值的异步任务。
runAsync()：执行没有返回值的异步任务。
thenApply()：当任务完成时，使用其结果进行处理。
thenAccept()：当任务完成时，使用其结果进行操作，但不返回新的结果。
thenCompose()：连接多个异步任务，前一个任务的结果作为后一个任务的输入。
exceptionally()：处理任务执行过程中抛出的异常。
join()：类似get()，但是不会抛出受检查的异常。

Future与CompletableFuture的对比：

Future：只能用于获取任务结果，它是阻塞的。如果任务还未完成，调用get()会阻塞直到任务完成。
CompletableFuture：提供更多的功能，支持链式操作、回调处理，并且支持异步组合。它不仅仅是一个结果的容器，也可以被显式地完成，并处理异常。

总结：

Future适用于简单的异步任务处理，主要用于获取任务结果或者等待任务完成。
CompletableFuture提供了更多的灵活性和控制，适合复杂的异步操作，尤其是涉及多个异步任务组合的场景。

扩展：组合多个异步任务

使用CompletableFuture可以非常方便地组合多个异步任务。例如，可以使用thenCombine()来组合两个异步任务的结果：

CompletableFuture<Integer> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 10);
CompletableFuture<Integer> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 20);

CompletableFuture<Integer> combinedFuture = future1.thenCombine(future2, (result1, result2) -> result1 + result2);
combinedFuture.thenAccept(result -> System.out.println("组合结果：" + result));

在这个例子中，thenCombine()方法将两个异步任务的结果合并，执行后会输出30。

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详细讲解与拓展

扩展：组合多个异步任务

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