异步编程 - 07 基于JDK中的Future实现异步编程(下)_当Stream遇见CompletableFuture

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JDK8 Stream

JDK8中提供了流式对数据进行处理的功能，它的出现允许我们以声明式方式对数据集合进行处理。所谓声明式是相对于我们平时所用的命令式编程来说的，使用声明式编程会让我们对业务的表达更清晰。另外使用流可以让我们很方便地对数据集进行并行处理。

比如下面的代码，我们从person列表中过滤出年龄大于10岁的人，并且收集对应的name字段到list，然后统一打印处理。在使用非Stream的情况下，我们会使用如下代码来实现。

public static List<Person> makeList() {
    List<Person> personList = new ArrayList<Person>();
    Person p1 = new Person();
    p1.setAge(10);
    p1.setName("zlx");
    personList.add(p1);

    p1 = new Person();
    p1.setAge(12);
    p1.setName("jiaduo");
    personList.add(p1);

    p1 = new Person();
    p1.setAge(5);
    p1.setName("ruoran");
    personList.add(p1);
    return personList;
}
    
    public static void noStream(List<Person> personList) {

    List<String> nameList = new ArrayList<>();

    for (Person person : personList) {
        if (person.age >= 10) {
            nameList.add(person.getName());
        }
    }
        
    for(String name: nameList) {
        System.out.println(name);
    }

}

    public static void main(String[] args) {

        List<Person> personList = makeList();
        
        noStream(personList);

    }

从上述代码可知，noStream方法是典型的命令式编码，我们用for循环来一个个判断当前person对象中的age字段值是否大于等于10，如果是则把当前对象的name字段放到手动创建的nameList列表中，然后再开启新的for循环逐个遍历nameList中的name字段。

下面我们使用Stream方式来修改上面的代码。

public static void useStream(List<Person> personList) {

    List<String> nameList = personList.stream().filter(person -> person.getAge() >= 10)// 1.过滤大于等于10的age字段值
            .map(person -> person.getName())// 2.使用map映射元素
            .collect(Collectors.toList());// 3.收集映射后元素

    nameList.stream().forEach(name -> System.out.println(name));
}

在上面的代码中我们首先从personList获取到流对象，然后在其上进行了filter运算，过滤出年龄大于等于10的person，然后运用map方法映射person对象到name字段，再使用collect方法收集所有的name字段到nameList，最后从nameList上获取流并调用forEach进行打印。

上面的代码就是声明式编程，其可读性很强，代码直接可以说明想要什么（从代码就可以知道我们要过滤出年龄大于等于10岁的人，并且把满足条件的person的name字段收集起来，然后打印）。

需要注意的是，这里的filter和map操作是中间操作符，也就是当我们在流上施加这些操作时并不会真的被执行。而collect操作是终端操作符，当在流上执行终端操作符时，流上施加的操作才会执行。

JDK8中对于Steam提供了很多操作符，只是简单的列出了filter、map、collect这几种方法。

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Stream遇见CompletableFuture

下面我们来看看当Stream与CompletableFuture相结合时会产生什么样的火花。

首先我们来看一个需求，这个需求是消费端对服务提供方集群中的某个服务进行广播调用（轮询调用同一个服务的不同提供者的机器），正常同步调用代码如下所示。

public class StreamTestFuture {

    public static String rpcCall(String ip, String param) {

        System.out.println(ip + " rpcCall:" + param);
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return param;

    }

    public static void main(String[] args) {

        // 1.生成ip列表
        List<String> ipList = new ArrayList<String>();
        for (int i = 1; i <=10; ++i) {
            ipList.add("192.168.0." + i);
        }

        // 2.发起广播调用
        long start = System.currentTimeMillis();
        List<String> result = new ArrayList<>();
        for (String ip : ipList) {
            result.add(rpcCall(ip, ip));
        }

        // 3.输出
        result.stream().forEach(r -> System.out.println(r));
        System.out.println("cost:" + (System.currentTimeMillis() - start));
    }

• 代码1生成ip列表，这代表了所有服务提供者的机器ip。

• 代码2轮询每个ip，使用ip作为参数调用rpcCall方法（这里面使用休眠1s来模拟远程rpc过程执行）并且把结果保存到result中。

• 代码3则等所有服务调用完成后打印执行结果，运行上面代码时会发现耗时大概为10s，这是因为代码2发起广播调用是顺序的，也就是当上次rpc调用返回结果后才会进行下一次调用。

下面我们借用Stream和CompletableFuture来看看业务线程如何并发地发起多次rpc请求，从而缩短整个处理流程的耗时。

   // 1.生成ip列表
        List<String> ipList = new ArrayList<String>();
        for (int i = 1; i <= 10; ++i) {
            ipList.add("192.168.0." + i);
        }

        // 2.并发调用
        long start = System.currentTimeMillis();
        List<CompletableFuture<String>> futureList = ipList.stream()
                .map(ip -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> rpcCall(ip, ip)))//同步转换为异步
                .collect(Collectors.toList());//收集结果

       //3.等待所有异步任务执行完毕
        List<String> resultList = futureList.stream()
                                           .map(future -> future.join())
                                           　　//同步等待结果
                                           .collect(Collectors.toList());
                                           　　//对结果进行收集

        // 4.输出
        resultList.stream().forEach(r -> System.out.println(r));

        System.out.println("cost:" + (System.currentTimeMillis() - start));

• 代码2从ipList处获取了stream，然后通过map操作符把ip转换为远程调用。

• 注意，这里通过使用CompletableFuture.supplyAsync方法把rpc的同步调用转换为了异步，也就是把同步调用结果转换为了CompletableFuture对象，所以操作符map返回的是一个CompletableFuture，然后collect操作把所有的CompletableFuture对象收集为list后返回。

• 此外，这里多个rpc调用时是并发执行的，不是顺序执行，因为CompletableFuture.supplyAsync方法把rpc的同步调用转换为了异步。

• 代码3从futureList获取流，然后使用map操作符把future对象转换为future的执行结果，这里是使用future的join方法来阻塞获取每个异步任务执行完毕，然后返回执行结果，最后使用collect操作把所有的结果收集到resultList。

• 代码4从resultList获取流，然后打印结果。

• 运行上面的代码会发现耗时大大减少了，这可以证明上面10个rpc调用时是并发运行的，并不是串行执行。

注意：具体这10个rpc请求是否全部并发运行取决于CompletableFuture内线程池内线程的个数，如果你的机器是单核的或者线程池内线程个数为1，那么这10个任务还是会顺序执行的。

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小结

我们了解了CompletableFuture如何解决其缺点，以及CompletableFuture与JDK Stream是如何完美结合的，可知使用CompletableFuture实现异步编程属于声明式编程，一般情况下不需要我们显式创建线程池并提交任务到线程池，这大大减轻了编程者的负担。