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Future，Callable，CompletableFuture是什么？

news 2025/5/14 9:06:32

最近在复习rpc框架以及juc的时候，遇到了这三位长得相似的类，那么这一次，就来整理一下这三个究竟是什么、为什么出现、怎么用？

Future

是什么

作用：表示异步任务的结果
是否有返回值：有，通过future.get()获取
是否可以new：不可以，通过线程池返回

为什么出现

想象一下，在java多线程下我启动了一个线程/任务，那它执行完之后的结果我怎么拿到？
答：只能用共享变量 + 等待机制，非常麻烦
Future解决了什么问题？（注意是在java多线程下我启动了一个任务后）
任务是否执行完成？用 isDone() 判断
任务的结果是什么？用 get() 拿返回值
任务执行是否失败？ get() 会抛出异常
想取消任务怎么办？用 cancel() 方法

怎么用

先举一段使用Future的例子：
你去餐厅点了一个菜（提交任务），然后你去玩手机（做别的事情），等菜好了你再吃（调用 get()）。

Future<Integer> future = executorService.submit(() -> {// 点菜return 42;
});
//区间你可以做别的事情
// 吃菜
Integer result = future.get();

这个就是Future最简单的用法，通过将这个点菜任务封装成为一个future，然后丢给线程池，在任务结束后获取任务的结果
再通俗点讲，Future就相当于外卖票据，你可以根据外卖票据来查询外卖完成了吗(future.isDone())，放哪去了（future.get()）

Callable

是什么

作用：表示一个可以被线程异步执行，并且有返回值的任务
是否有返回值：有，通过 call() 方法返回
是否可以new：可以自己 new 一个 Callable，也可以用 lambda 表达式写

为什么出现

Runnable 是最早的任务接口，但它有两个缺陷：

无法返回执行结果
无法抛出受检异常

而 Callable 接口正好弥补了这两个问题：

它可以有返回值（通过 call 方法）
它可以抛出异常（call 方法支持 throws）

所以当我们希望线程有返回结果或者需要处理异常时，就会使用 Callable，而不是 Runnable

怎么用

先举一段使用 Callable 的例子：
你去餐厅点菜（写好菜单），厨房接单开始做（线程池异步执行），最后服务员把菜端上来（获取返回值）

Callable<Integer> task = () -> {// 做菜return 42;
};
Future<Integer> future = executorService.submit(task);
// 你可以做别的事情
Integer result = future.get(); // 吃菜

这个就是 Callable 最基本的用法，它相当于把一个“带返回值的任务”交给线程池执行，配合 Future 一起使用，就可以实现异步任务的结果处理。

再通俗点讲，Callable 就像是你填写的点菜单，交给服务员去下单，最终 Future 就会根据这个菜单给你送来结果。
在rpc中的应用：
首先我们定义一个函数，参数是Callable callable

/*** 重试** @param callable* @return* @throws Exception*/@Overridepublic RpcResponse doRetry(Callable<RpcResponse> callable) throws Exception {//一些重试策略…………//重试策略return callable.call();}

接着，我们可以将一个任务如发送请求封装进我们的Callable中去

rpcResponse = retryStrategy.doRetry(() ->VertxTcpClient.doRequest(rpcRequest, selectedServiceMetaInfo));

doRetry方法在执行完充实策略后，通过调用callable.call()便可以调用lambda表达式中的函数。
那么这就引出了Callable的另一个用法：将一段逻辑封装成“可延迟执行”的代码块，传递给其他方法，由这个方法在合适的时机调用它。

CompletableFuture

是什么

作用：表示更强大、可组合的异步任务结果，是 Future 的升级版
是否有返回值：有，通过 get() 或 join() 获取
是否可以new：可以，通过 CompletableFuture.supplyAsync() 等方式创建

为什么出现

Future 虽然可以获取异步结果，但有几个明显问题：

get() 是阻塞的，不能回调
不能链式调用，比如一个任务完成后接着做另一个任务
多个任务之间组合困难（比如等待多个任务都完成再继续）

CompletableFuture 就是为了解决这些问题而出现的，具备以下能力：
任务是否执行完成？用 isDone() 判断
任务完成后自动触发下一步？用 thenApply()、thenAccept() 等
多个任务组合执行？用 thenCombine()、allOf()、anyOf() 等
是否支持异常处理？支持，用 exceptionally()、handle()
是否非阻塞？支持回调、异步处理，不一定要阻塞调用

怎么用

先举一段使用 CompletableFuture 的例子：
你点了个菜（提交任务），并告诉服务员：菜做好了告诉我（注册回调），你继续刷手机（不阻塞），服务员叫你你再吃菜（消费结果）

CompletableFuture.supplyAsync(() -> {// 点菜return 42;
}).thenAccept(result -> {// 吃菜System.out.println("吃饭结果：" + result);
});

这个就是 CompletableFuture 最简单的用法。它不仅封装了一个异步任务，还支持任务完成后的处理逻辑。

再通俗点讲，CompletableFuture 就像你点外卖时不仅拿到了票据，还附加了功能：
1.外卖送达后自动通知你
2.送多个外卖一起吃
3.出问题时自动换一家重送

外卖送达后自动通知你
你点了一个外卖，外卖准备好后，服务员通过回调通知你去取餐，不需要你手动去查询。

CompletableFuture.supplyAsync(() -> {// 模拟点菜操作return "外卖准备好了";
}).thenAccept(result -> {// 当外卖准备好时自动通知System.out.println("外卖送达: " + result);
});

这里 thenAccept() 就是“外卖准备好后的自动通知”。当异步任务完成后，thenAccept() 会自动执行，通知你去取餐。

送多个外卖一起吃

// 模拟点外卖1
CompletableFuture<String> order1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {return "外卖1准备好了";
});// 模拟点外卖2
CompletableFuture<String> order2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {return "外卖2准备好了";
});// 模拟点外卖3
CompletableFuture<String> order3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {return "外卖3准备好了";
});// 使用 allOf 等待所有外卖都准备好
CompletableFuture<Void> allOrders = CompletableFuture.allOf(order1, order2, order3);// 当所有外卖都准备好后，统一执行后续逻辑
allOrders.thenRun(() -> {try {// 获取所有外卖的结果并打印System.out.println(order1.get());Sy

CompletableFuture.allOf() 会等待 order1、order2 和 order3 三个任务都完成。
一旦所有任务都完成，thenRun() 会被触发，表示你可以去取所有的外卖。
在 thenRun() 中，我们使用 get() 方法获取每个外卖任务的结果，然后打印出来。

出问题时自动换一家重送
如果外卖店发生了问题（比如请求失败），我们可以自动选择另一家餐厅重送。

CompletableFuture<String> order = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {// 模拟请求外卖失败throw new RuntimeException("外卖店出现问题");
});order.exceptionally(ex -> {// 发生异常时自动选择另一家餐厅System.out.println("发生异常，换家店: " + ex.getMessage());return "已换一家餐厅";
}).thenAccept(result -> {// 输出最终结果System.out.println("最终外卖结果: " + result);
});