Java并发编程——CompletebaleFuture 异步回调的原理和使用

CompletebaleFuture的底层原理是：Fork/joinPoll + Treiber stack(异步任务栈)+CAS，可以实现：创建较少的线程(减少线程上下文切换)执行较多的任务(不耗时的任务)

结论：当任务不是很耗时，多线程的作用不大，反而性能上比不上单线程。而在多线程中，推荐CompletableFuture去创建任务、开启线程操作，性能比用Callable与FutureTask组合好很多。

同步调用的缺点

我们假设一个电子商城用户购买商品的场景: 创建订单前的验证方法。

/**
 * 验证订单是否合法
 * 
 * @param userId 用户id
 * @param itemId 商品id
 * @param discount 折扣
 * @return
 */
public boolean verifyOrder(long userId, long itemId, double discount) {
    
    // 验证用户能否享受这一折扣，RPC调用
    boolean verifyDiscount = discountService.verify(userId, itemId, discount);
    
    if(!verifyDiscount) {
        // 该用户无法享受这一折扣
        return false;
    }
    
    // 获取商品单价，RPC调用
    double itemPrice = storeService.getPrice(itemId);
    
    // 用户实际应该支付的价格
    double realPrice = itemPrice * discount;
    
    // 获取用户账号余额，限定了只能使用余额购买，RPC调用
    double balance = userService.getBalance(userId);
            
    return realPrice <= balance;
}

这个方法里面涉及到了 3 个 rpc 调用，假设每个 rpc 调用都需要 10ms，那么 verifyOrder 这个方法总耗时将不低于 30ms。

在同步调用系统中，延迟同时会导致吞吐量的下降。如果只有一个线程，那么系统每秒的吞吐量将不会高于 1000ms / 30ms，也就是最多 33 qps。同步系统要提高吞吐量，唯一的办法就是加大线程数。同时启用 1,000 个线程，吞吐量理论值可以上升到 33,333 qps。不过实际使用中，这并不是完美的方案：增加线程数量会导致频繁的上下文切换，系统整体性能将会严重下降。

Future 的不足

为了解决同步系统的问题，Java 5 引入了 Future。有了 Future 后，上面的方法可以修改为：

/**
 * 验证订单是否合法
 * 
 * @param userId 用户id
 * @param itemId 商品id
 * @param discount 折扣
 * @return
 */
public boolean verifyOrder(long userId, long itemId, double discount) {
    
    // 验证用户能否享受这一折扣，RPC调用
    Future<Boolean> verifyDiscountFuture = discountService.verify(userId, itemId, discount);
    
    // 获取商品单价，RPC调用
    Future<Double> itemPriceFuture = storeService.getPrice(itemId);
    
    // 获取用户账号余额，限定了只能使用余额购买，RPC调用
    Future<Double> balanceFuture = userService.getBalance(userId);
 
    if(!verifyDiscountFuture.get()) {
        // 该用户无法享受这一折扣
        return false;
    }
 
    // 用户实际应该支付的价格
    double realPrice = itemPriceFuture.get() * discount;
 
    // 用户账号余额
    double balance = balanceFuture.get();
            
    return realPrice <= balance;
}

CompletableFuture 才是王道

引入 CompletableFuture 后，我们可以使用如下形式：

/**
 * 验证订单是否合法
 * 
 * @param userId 用户id
 * @param itemId 商品id
 * @param discount 折扣
 * @return
 */
public CompletableFuture<Boolean> verifyOrder(long userId, long itemId, double discount) {
    
    // 验证用户能否享受这一折扣，RPC调用
    CompletableFuture<Boolean> verifyDiscountFuture = discountService.verify(userId, itemId, discount);
    
    // 获取商品单价，RPC调用
    CompletableFuture<Double> itemPriceFuture = storeService.getPrice(itemId);
    
    // 获取用户账号余额，限定了只能使用余额购买，RPC调用
    CompletableFuture<Double> balanceFuture = userService.getBalance(userId);
        
    return CompletableFuture
        .allOf(verifyDiscountFuture, itemPriceFuture, balanceFuture)
        .thenApply(v -> {
            if(!verifyDiscountFuture.get()) {
                // 该用户无法享受这一折扣
                return false;
            }
 
            // 用户实际应该支付的价格
            double realPrice = itemPriceFuture.get() * discount;
 
            // 用户账号余额
            double balance = balanceFuture.get();
                    
            return realPrice <= balance;
        });    
}

延迟降低为原来 1/3，同时吞吐量也不会因为延迟而降低。非常完美，简单高效，CompletableFuture 绝对称得上是大杀器。在 rpc 异步调用这个问题上，没什么比 CompletableFuture 更适合的解决方案了。CompletableFuture 是 Doug Lea 的又一力作，彻底解决了 Future 的缺陷，把 Java 带入了异步响应式编程的新世界。

参考： https://blog.csdn.net/jack_shuai/article/details/115304267