理解CompletableFuture的非阻塞

非阻塞是指程序在执行某个操作时，不会因为等待该操作完成而停止执行后续代码，而是可以继续处理其他任务。在 Java 并发编程中，CompletableFuture 通过回调机制和异步执行实现了非阻塞的特性。以下是具体体现非阻塞的方式：

1. 回调机制

CompletableFuture 提供了丰富的回调方法（如 thenApply、thenAccept、thenRun 等），可以在任务完成后自动触发回调函数，而无需阻塞主线程等待任务完成。

示例：

CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 模拟耗时任务
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return "Hello";
}).thenAccept(result -> {
    // 非阻塞处理结果
    System.out.println("Result: " + result);
});

System.out.println("Main thread continues to run...");

输出：

Main thread continues to run...
Result: Hello

说明：

• supplyAsync 启动了一个异步任务。
• thenAccept 注册了一个回调函数，在任务完成后自动执行。
• 主线程不会阻塞，而是继续执行后续代码（打印 "Main thread continues to run..."）。

2. 异步执行

CompletableFuture 的任务默认在 ForkJoinPool 或指定的线程池中异步执行，主线程不会被阻塞。

示例：

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 模拟耗时任务
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return "Async Task Completed";
});

System.out.println("Main thread is not blocked.");

输出：

Main thread is not blocked.

说明：

• 异步任务在后台线程中执行，主线程不会被阻塞，可以继续执行其他代码。

3. 组合多个异步任务

CompletableFuture 支持将多个异步任务组合在一起，任务之间可以并行执行，主线程不会被阻塞。

示例：

CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return "Task 1";
});

CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    try {
        Thread.sleep(500);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return "Task 2";
});

CompletableFuture<Void> combinedFuture = CompletableFuture.allOf(future1, future2);
combinedFuture.thenRun(() -> {
    System.out.println("All tasks completed.");
});

System.out.println("Main thread continues to run...");

输出：

Main thread continues to run...
All tasks completed.

说明：

• future1 和 future2 并行执行，主线程不会被阻塞。
• thenRun 在所有任务完成后触发回调。

4. 异常处理的非阻塞

CompletableFuture 提供了 exceptionally 和 handle 等方法，可以在任务发生异常时非阻塞地处理异常。

示例：

CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    if (true) {
        throw new RuntimeException("Task failed!");
    }
    return "Success";
}).exceptionally(ex -> {
    System.out.println("Exception: " + ex.getMessage());
    return "Fallback Result";
}).thenAccept(result -> {
    System.out.println("Final Result: " + result);
});

System.out.println("Main thread continues to run...");

输出：

Main thread continues to run...
Exception: Task failed!
Final Result: Fallback Result

说明：

• 任务抛出异常后，exceptionally 非阻塞地处理异常并返回备用结果。
• 主线程不会被阻塞，继续执行后续代码。

总结

CompletableFuture 通过以下方式体现非阻塞：

1. 回调机制：任务完成后自动触发回调，无需阻塞主线程。
2. 异步执行：任务在后台线程中执行，主线程可以继续运行。
3. 任务组合：多个任务可以并行执行，主线程不会被阻塞。
4. 异常处理：异常发生时，非阻塞地处理异常并返回备用结果。

这些特性使得 CompletableFuture 成为处理异步任务的强大工具，能够显著提升程序的并发性能和响应速度。