1. ForkJoin

/Users/Enterprise/0003-Architecture/011-Java/JUC/Java并发编程与高并发解决方案(完整)/第8章 J.U.C组件拓展

1.1. 与线程池区别

采用 “工作窃取”模式（work-stealing）

当执行新的任务时它可以将其拆分分成更小的任务执行，并将小任务加到线程队列中，然后再从一个随机线程的队列中偷一个并把它放在自己的队列中。

相对于一般的线程池实现，fork/join框架的优势体现在对其中包含的任务
的处理方式上：在一般的线程池中，如果一个线程正在执行的任务由于某些
原因无法继续运行，那么该线程会处于等待状态。而在fork/join框架实现中，
如果某个子问题由于等待另外一个子问题的完成而无法继续运行。那么处理
该子问题的线程会主动寻找其他尚未运行的子问题来执行.这种方式减少了
线程的等待时间，提高了性能。

1.2. 业务场景

2. CompletableFuture

2.1. 诞生原因

Future是Java 5添加的类，用来描述一个异步计算的结果。你可以使用isDone方法检查计算是否完成，或者使用get阻塞住调用线程，直到计算完成返回结果，你也可以使用cancel方法停止任务的执行。

虽然Future以及相关使用方法提供了异步执行任务的能力，但是对于结果的获取却是很不方便，只能通过阻塞或者轮询的方式得到任务的结果。阻塞的方式显然和我们的异步编程的初衷相违背，轮询的方式又会耗费无谓的CPU资源，而且也不能及时地得到计算结果，为什么不能用观察者设计模式当计算结果完成及时通知监听者呢？

很多语言，比如Node.js，采用回调的方式实现异步编程。Java的一些框架，比如Netty，自己扩展了Java的 Future接口，提供了addListener等多个扩展方法；Google guava也提供了通用的扩展Future；Scala也提供了简单易用且功能强大的Future/Promise异步编程模式。

作为正统的Java类库，是不是应该做点什么，加强一下自身库的功能呢？

在Java 8中, 新增加了一个包含50个方法左右的类: CompletableFuture，提供了非常强大的Future的扩展功能，可以帮助我们简化异步编程的复杂性，提供了函数式编程的能力，可以通过回调的方式处理计算结果，并且提供了转换和组合CompletableFuture的方法。

CompletableFuture类实现了Future接口，所以你还是可以像以前一样通过get方法阻塞或者轮询的方式获得结果，但是这种方式不推荐使用。

CompletableFuture和FutureTask同属于Future接口的实现类，都可以获取线程的执行结果。

2.2. FutrueTask及区别

2.2.1. 是什么

Future是Java5新加的一个接口，它提供了一种异步并行计算的功能。
目的：异步多线程任务执行且返回有结果，三个特点：多线程/有返回/异步任务
Runnable与Callable的区别：Runnable无返回值，无抛异常，Callable有返回值，抛异常

由Thread的构造方法可知，要想拓展Thread类，必须从Runnable入手(Runnable提供多线程能力)，Future提供了异步并行计算的能力，所以有了RunnableFuture接口，分别继承了Future与Runnable，FutureTask为其实现类，FutureTask构造提供Callable(提供带返回值能力)入参，由此引出Callable+FutureTask的组合（带返回值的异步任务）

2.2.2. 优点

(优点)future+线程池异步多线程任务配合，能显著提高程序的执行效率。

2.2.3. 缺点

get方法容易阻塞(如果线程没有完成调用get就会发生阻塞)，一般建议放在程序后面（如图应放在忙其它任务后面），不然执行到get方法会直接导致程序阻塞，等待FutureTask任务完成才能进行其他任务。
可以通过get(long timeout, TimeUnit unit)方法设置等待时间，超时则抛异常。

2.2.4. isDone()轮询

轮询的方式会耗费无谓的CPU资源，而且也不见得能及时地得到计算结果。
如果想要异步获取结果，通常都会以轮询的方式去获取结果，尽量不要阻塞（阻塞相当于将线程控制权交出去，会涉及到上下文切换）
结论：FutureTask对于结果的获取不是很友好，只能通过阻塞或轮询的方式得到任务的结果

2.2.5. 总结

FutureTask+Callable的组合，对于简单业务场景完全OK；
存在的问题：无回调，通过轮询占用CPU且不优雅，多异步任务结果互相依赖处理麻烦

2.3. 特点

2.4. 使用示例

这里注意，使用CompletableFuture默认线程池出来的线程是守护线程，当用户线程都结束时会自动结束，所以需要将主线程main停一下，否则whenComplete的回调不会执行。或者使用自定义线程池。

2.5. 使用方法

2.5.1. 创建异步对象

CompletableFuture 提供了四个静态方法来创建一个异步操作。

static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable)
public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable, Executor executor)
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier)
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier, Executor executor)

没有指定Executor的方法会使用ForkJoinPool.commonPool() 作为它的线程池执行异步代码。如果指定线程池，则使用指定的线程池运行。以下所有的方法都类同。

runAsync方法不支持返回值。
supplyAsync可以支持返回值。

2.5.2. 计算完成时回调方法

当CompletableFuture的计算结果完成，或者抛出异常的时候，可以执行特定的Action。主要是下面的方法：

public CompletableFuture<T> whenComplete(BiConsumer<? super T,? super Throwable> action);
public CompletableFuture<T> whenCompleteAsync(BiConsumer<? super T,? super Throwable> action);
public CompletableFuture<T> whenCompleteAsync(BiConsumer<? super T,? super Throwable> action, Executor executor);

public CompletableFuture<T> exceptionally(Function<Throwable,? extends T> fn);

whenComplete可以处理正常和异常的计算结果，exceptionally处理异常情况。BiConsumer<? super T,? super Throwable>可以定义处理业务

whenComplete 和 whenCompleteAsync 的区别： whenComplete：是执行当前任务的线程执行继续执行 whenComplete 的任务。 whenCompleteAsync：是执行把 whenCompleteAsync 这个任务继续提交给线程池来进行执行。

方法不以Async结尾，意味着Action使用相同的线程执行，而Async可能会使用其他线程执行（如果是使用相同的线程池，也可能会被同一个线程选中执行）

2.5.3. handle 方法

handle 是执行任务完成时对结果的处理。 handle 是在任务完成后再执行，还可以处理异常的任务。

2.5.4. 线程串行化方法

thenApply 方法：当一个线程依赖另一个线程时，获取上一个任务返回的结果，并返回当前任务的返回值。

thenAccept方法：消费处理结果。接收任务的处理结果，并消费处理，无返回结果。

thenRun方法：只要上面的任务执行完成，就开始执行thenRun，只是处理完任务后，执行 thenRun的后续操作

带有Async默认是异步执行的。这里所谓的异步指的是不在当前线程内执行。

public <U> CompletableFuture<U> thenApply(Function<? super T,? extends U> fn)
public <U> CompletableFuture<U> thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn)
public <U> CompletableFuture<U> thenApplyAsync(Function<? super T,? extends U> fn, Executor executor)

public CompletionStage<Void> thenAccept(Consumer<? super T> action);
public CompletionStage<Void> thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action);
public CompletionStage<Void> thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action,Executor executor);

public CompletionStage<Void> thenRun(Runnable action);
public CompletionStage<Void> thenRunAsync(Runnable action);
public CompletionStage<Void> thenRunAsync(Runnable action,Executor executor);

2.5.5. 两任务组合 - 都要完成

两个任务必须都完成，触发该任务。

thenCombine：组合两个future，获取两个future的返回结果，并返回当前任务的返回值

thenAcceptBoth：组合两个future，获取两个future任务的返回结果，然后处理任务，没有返回值。

runAfterBoth：组合两个future，不需要获取future的结果，只需两个future处理完任务后，处理该任务。

2.5.5.1. 测试案例

public static void main(String[] args) {
    CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        return "hello";
    }).thenApplyAsync(t -> {
        return t + " world!";
    }).thenCombineAsync(CompletableFuture.completedFuture(" CompletableFuture"), (t, u) -> {
        return t + u;
    }).whenComplete((t, u) -> {
        System.out.println(t);
    });
}

输出：hello world! CompletableFuture

2.5.6. 两任务组合 - 一个完成

当两个任务中，任意一个future任务完成的时候，执行任务。

applyToEither：两个任务有一个执行完成，获取它的返回值，处理任务并有新的返回值。

acceptEither：两个任务有一个执行完成，获取它的返回值，处理任务，没有新的返回值。

runAfterEither：两个任务有一个执行完成，不需要获取future的结果，处理任务，也没有返回值。

2.5.7. 多任务组合

1
2
3

public static CompletableFuture<Void> allOf(CompletableFuture<?>... cfs);

public static CompletableFuture<Object> anyOf(CompletableFuture<?>... cfs);

allOf：等待所有任务完成

anyOf：只要有一个任务完成

2.6. 业务场景

商品详情页优化

《商品详情页.md》

/Users/Enterprise/0003-Architecture/011-Java/实战项目/谷粒商城/谷粒商城/8.商品详情及异步编排
/Users/Enterprise/0003-Architecture/011-Java/实战项目/谷粒商城全套/分布式高级篇

@Service
public class ItemServiceImpl implements ItemService {

    @Autowired
    private GmallPmsFeign pmsFeign;

    @Autowired
    private GmallSmsFeign smsFeign;

    @Autowired
    private GmallWmsFeign wmsFeign;

    @Autowired
    private ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor;


    @Override
    public ItemVO loadData(Long skuId) throws ExecutionException, InterruptedException {

        ItemVO itemVO = new ItemVO();

        // 1. 获取sku的基本信息
        // 后续获取sku的促销信息、spu的销售属性和spu详情信息（需要sku中的spuId）都需要skuInfoEntity
        // supplyAsync有返回值
        // runAsync无返回值
        // 所以这里需要使用supplyAsync
        CompletableFuture<SkuInfoEntity> skuFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            Resp<SkuInfoEntity> skuInfoEntityResp = this.pmsFeign.querySkuById(skuId);
            SkuInfoEntity skuInfoEntity = skuInfoEntityResp.getData();
            if (skuInfoEntity != null) {
                BeanUtils.copyProperties(skuInfoEntity, itemVO);
            }
            return skuInfoEntity;
        }, threadPoolExecutor);


        // 2. 获取sku的图片信息
        CompletableFuture<Void> skuImageFuture = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            Resp<List<SkuImagesEntity>> listResp = this.pmsFeign.queryImagesBySkuId(skuId);
            List<SkuImagesEntity> images = listResp.getData();
            if (!CollectionUtils.isEmpty(images)) {
                List<String> imageUrls = images.stream().map(image -> image.getImgUrl()).collect(Collectors.toList());
                itemVO.setPics(imageUrls);
            }
        }, threadPoolExecutor);


        // 3. 获取sku的促销信息 TODO

        // 4. 获取spu的所有销售属性
        // thenAcceptAsync：有参数，无返回
        // thenApplyAsync: 有参数，有返回
        // 后续spu详情也需要skuInfoEntity中的spuId，所以这里使用thenApplyAsync
        CompletableFuture<SkuInfoEntity> spuFuture = skuFuture.thenApplyAsync(skuInfoEntity -> {
            Resp<List<SkuSaleAttrValueEntity>> skuSaleAttrValueResp = this.pmsFeign.querySkuSaleAttrValueBySpuId(skuInfoEntity.getSpuId());
            List<SkuSaleAttrValueEntity> skuSaleAttrValueEntities = skuSaleAttrValueResp.getData();
            itemVO.setSaleAttrs(skuSaleAttrValueEntities);
            return skuInfoEntity;
        }, threadPoolExecutor);

        // 5. 获取规格参数组及组下的规格参数 TODO

        // 6. spu详情 TODO

        CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.allOf(skuFuture, skuImageFuture, spuFuture);
        // 阻塞主进程，等待子进程全部执行完毕！
        future.get();

        return itemVO;
    }


}