Java CompletableFuture thenCompose结果转换为新Future的方法
Java CompletableFuture thenCompose 结果转换为新 Future 的方法
在 Java 的异步编程中，CompletableFuture 是一个强大的工具，它提供了一种异步计算结果的方式，并允许对这些结果进行组合、转换和处理。thenCompose 方法是 CompletableFuture 中一个非常重要的方法，用于将一个 CompletableFuture 的结果转换为另一个 CompletableFuture，从而实现更复杂的异步操作链。
thenCompose 方法的基本概念
thenCompose 方法的主要作用是将一个 CompletableFuture 的结果作为输入，传递给一个函数，该函数返回另一个 CompletableFuture。这使得我们可以将多个异步操作链接在一起，每个操作的结果可以作为下一个操作的输入。
thenCompose 方法的签名如下：
public <U> CompletableFuture<U> thenCompose(Function<? super T,? extends CompletionStage<U>> fn)
其中，T 是当前 CompletableFuture 的结果类型，U 是新生成的 CompletableFuture 的结果类型。fn 是一个函数，它接受当前 CompletableFuture 的结果，并返回一个新的 CompletionStage（通常是 CompletableFuture）。
为什么需要 thenCompose
在异步编程中，我们经常会遇到需要将多个异步操作串联起来的情况。例如，我们可能需要先从数据库中读取数据，然后根据这些数据进行一些计算，最后将计算结果发送到另一个服务。如果没有 thenCompose 这样的方法，我们可能需要手动处理每个异步操作的回调，这会导致代码变得复杂且难以维护。
thenCompose 允许我们以一种更简洁、更可读的方式编写异步操作链。它将异步操作的结果处理和新异步操作的启动无缝地结合在一起，使得代码逻辑更加清晰。
thenCompose 与 thenApply 的区别
在深入了解 thenCompose 之前，有必要先了解一下它与 thenApply 的区别。thenApply 方法也用于处理 CompletableFuture 的结果，但它返回的是一个普通的值，而不是另一个 CompletableFuture。
thenApply 方法的签名如下：
public <U> CompletableFuture<U> thenApply(Function<? super T,? extends U> fn)
thenApply 适用于当你只需要对 CompletableFuture 的结果进行简单转换，而不需要启动新的异步操作的情况。例如，将一个字符串转换为大写：
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "hello");
CompletableFuture<String> upperCaseFuture = future.thenApply(String::toUpperCase);
而 thenCompose 适用于当你需要将 CompletableFuture 的结果作为输入，启动一个新的异步操作的情况。例如，根据一个用户 ID 获取用户信息，然后根据用户信息获取用户的订单列表：
CompletableFuture<Integer> userIdFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 1);
CompletableFuture<List<Order>> orderListFuture = userIdFuture.thenCompose(userId -> getUserById(userId).thenCompose(user -> getOrdersByUser(user)));
thenCompose 的代码示例
下面通过一些具体的代码示例来深入理解 thenCompose 的用法。
示例 1：简单的异步操作链
假设我们有两个异步操作：一个是获取用户信息，另一个是根据用户信息获取用户的订单列表。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
class User {
private int id;
private String name;
public User(int id, String name) {
this.id = id;
this.name = name;
}
public int getId() {
return id;
}
public String getName() {
return name;
}
}
class Order {
private int id;
private String description;
private User user;
public Order(int id, String description, User user) {
this.id = id;
this.description = description;
this.user = user;
}
public int getId() {
return id;
}
public String getDescription() {
return description;
}
public User getUser() {
return user;
}
}
public class ThenComposeExample {
// 模拟从数据库获取用户信息的异步操作
public static CompletableFuture<User> getUserById(int userId) {
return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
// 模拟数据库查询
if (userId == 1) {
return new User(1, "John");
} else {
return null;
}
});
}
// 模拟根据用户信息获取订单列表的异步操作
public static CompletableFuture<List<Order>> getOrdersByUser(User user) {
return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
// 模拟数据库查询
List<Order> orders = new ArrayList<>();
if (user != null) {
orders.add(new Order(1, "Order 1 for John", user));
orders.add(new Order(2, "Order 2 for John", user));
}
return orders;
});
}
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
CompletableFuture<Integer> userIdFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 1);
CompletableFuture<List<Order>> orderListFuture = userIdFuture.thenCompose(userId -> getUserById(userId).thenCompose(user -> getOrdersByUser(user)));
List<Order> orders = orderListFuture.get();
orders.forEach(order -> System.out.println("Order ID: " + order.getId() + ", Description: " + order.getDescription()));
}
}
在这个示例中，我们首先通过 CompletableFuture.supplyAsync 生成一个包含用户 ID 的 CompletableFuture。然后，通过 thenCompose 方法，我们将用户 ID 作为参数传递给 getUserById 方法，该方法返回一个包含用户信息的 CompletableFuture。接着，我们再次使用 thenCompose，将用户信息作为参数传递给 getOrdersByUser 方法，该方法返回一个包含订单列表的 CompletableFuture。
示例 2：处理异常
在实际应用中，异步操作可能会抛出异常。thenCompose 也支持对异常的处理。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
class User {
private int id;
private String name;
public User(int id, String name) {
this.id = id;
this.name = name;
}
public int getId() {
return id;
}
public String getName() {
return name;
}
}
class Order {
private int id;
private String description;
private User user;
public Order(int id, String description, User user) {
this.id = id;
this.description = description;
this.user = user;
}
public int getId() {
return id;
}
public String getDescription() {
return description;
}
public User getUser() {
return user;
}
}
public class ThenComposeExceptionExample {
// 模拟从数据库获取用户信息的异步操作，可能会抛出异常
public static CompletableFuture<User> getUserById(int userId) {
return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
// 模拟数据库查询
if (userId == 1) {
return new User(1, "John");
} else {
throw new RuntimeException("User not found");
}
});
}
// 模拟根据用户信息获取订单列表的异步操作
public static CompletableFuture<List<Order>> getOrdersByUser(User user) {
return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
// 模拟数据库查询
List<Order> orders = new ArrayList<>();
if (user != null) {
orders.add(new Order(1, "Order 1 for John", user));
orders.add(new Order(2, "Order 2 for John", user));
}
return orders;
});
}
public static void main(String[] args) {
CompletableFuture<Integer> userIdFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 2);
CompletableFuture<List<Order>> orderListFuture = userIdFuture.thenCompose(userId -> getUserById(userId).thenCompose(user -> getOrdersByUser(user))
.exceptionally(ex -> {
System.out.println("An error occurred: " + ex.getMessage());
return new ArrayList<>();
});
orderListFuture.join().forEach(order -> System.out.println("Order ID: " + order.getId() + ", Description: " + order.getDescription()));
}
}
在这个示例中，getUserById 方法在用户 ID 不等于 1 时会抛出一个运行时异常。我们通过在 thenCompose 链的末尾调用 exceptionally 方法来处理这个异常。如果发生异常，exceptionally 方法中的代码块会被执行，返回一个空的订单列表，并打印错误信息。
示例 3：多个 thenCompose 链接
thenCompose 方法可以链接多个异步操作，形成一个复杂的异步操作链。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
class User {
private int id;
private String name;
public User(int id, String name) {
this.id = id;
this.name = name;
}
public int getId() {
return id;
}
public String getName() {
return name;
}
}
class Order {
private int id;
private String description;
private User user;
public Order(int id, String description, User user) {
this.id = id;
this.description = description;
this.user = user;
}
public int getId() {
return id;
}
public String getDescription() {
return description;
}
public User getUser() {
return user;
}
}
class OrderDetail {
private int id;
private String details;
private Order order;
public OrderDetail(int id, String details, Order order) {
this.id = id;
this.details = details;
this.order = order;
}
public int getId() {
return id;
}
public String getDetails() {
return details;
}
public Order getOrder() {
return order;
}
}
public class MultipleThenComposeExample {
// 模拟从数据库获取用户信息的异步操作
public static CompletableFuture<User> getUserById(int userId) {
return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
// 模拟数据库查询
if (userId == 1) {
return new User(1, "John");
} else {
return null;
}
});
}
// 模拟根据用户信息获取订单列表的异步操作
public static CompletableFuture<List<Order>> getOrdersByUser(User user) {
return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
// 模拟数据库查询
List<Order> orders = new ArrayList<>();
if (user != null) {
orders.add(new Order(1, "Order 1 for John", user));
orders.add(new Order(2, "Order 2 for John", user));
}
return orders;
});
}
// 模拟根据订单获取订单详情的异步操作
public static CompletableFuture<List<OrderDetail>> getOrderDetailsByOrder(Order order) {
return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
// 模拟数据库查询
List<OrderDetail> orderDetails = new ArrayList<>();
if (order != null) {
orderDetails.add(new OrderDetail(1, "Detail 1 for Order 1", order));
orderDetails.add(new OrderDetail(2, "Detail 2 for Order 1", order));
}
return orderDetails;
});
}
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
CompletableFuture<Integer> userIdFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 1);
CompletableFuture<List<OrderDetail>> orderDetailListFuture = userIdFuture
.thenCompose(userId -> getUserById(userId))
.thenCompose(user -> getOrdersByUser(user))
.thenComposeAsync(orders -> {
CompletableFuture<List<OrderDetail>> allDetailsFuture = new CompletableFuture<>();
List<OrderDetail> allDetails = new ArrayList<>();
CompletableFuture.allOf(orders.stream()
.map(order -> getOrderDetailsByOrder(order)
.thenAccept(details -> allDetails.addAll(details)))
.toArray(CompletableFuture[]::new))
.thenRun(() -> allDetailsFuture.complete(allDetails))
.exceptionally(ex -> {
allDetailsFuture.completeExceptionally(ex);
return null;
});
return allDetailsFuture;
});
List<OrderDetail> orderDetails = orderDetailListFuture.get();
orderDetails.forEach(detail -> System.out.println("Order Detail ID: " + detail.getId() + ", Details: " + detail.getDetails()));
}
}
在这个示例中，我们有三个异步操作：获取用户信息、获取订单列表和获取订单详情。通过多个 thenCompose 方法，我们将这些异步操作链接在一起，形成一个完整的异步操作链。
thenCompose 的内部实现原理
thenCompose 方法的实现涉及到 CompletableFuture 的内部状态管理和回调机制。当调用 thenCompose 时，CompletableFuture 会将传入的函数 fn 保存起来，并注册一个回调。当当前 CompletableFuture 完成时（无论是正常完成还是异常完成），回调会被触发。
在回调中，CompletableFuture 会调用 fn 函数，将当前的结果作为参数传递给它。fn 函数返回的新的 CompletableFuture 会被注册为下一个异步操作。如果 fn 函数返回的 CompletableFuture 已经完成，那么 thenCompose 会立即处理其结果。否则，thenCompose 会等待这个新的 CompletableFuture 完成，并在它完成时继续处理结果。
使用 thenCompose 的最佳实践
- 保持代码简洁：尽量避免在
thenCompose链中编写过于复杂的逻辑。如果某个异步操作需要执行大量的计算，可以考虑将其封装成一个单独的方法，以提高代码的可读性和可维护性。 - 正确处理异常：在
thenCompose链的末尾，始终使用exceptionally方法或whenComplete方法来处理可能发生的异常，以确保程序的健壮性。 - 合理使用并行操作：如果多个异步操作之间没有依赖关系，可以考虑使用
CompletableFuture.allOf或CompletableFuture.anyOf方法来并行执行这些操作，以提高性能。
总结
thenCompose 是 CompletableFuture 中一个非常强大的方法，它允许我们将多个异步操作链接在一起，实现复杂的异步计算逻辑。通过合理使用 thenCompose，我们可以编写出简洁、可读且高效的异步代码。同时，理解 thenCompose 的内部实现原理和最佳实践，有助于我们在实际项目中更好地应用它，提高程序的性能和稳定性。
希望通过本文的介绍和示例，你对 Java CompletableFuture thenCompose 方法有了更深入的理解和掌握，能够在你的异步编程中灵活运用这一强大的工具。