《Java 并发神器：深入理解CompletableFuture.supplyAsync与线程池实战优化》

news2025/6/8 2:50:13

一、背景介绍

在 Java 后端开发中，我们经常会遇到以下问题：

需要并行执行多个数据库查询或远程调用；
单线程执行多个 .list() 方法时耗时过长；
希望提升系统响应速度，但又不想引入过多框架。

这时，Java 8 提供的 CompletableFuture.supplyAsync() 就是非常强大的解决方案，它结合线程池使用，可实现高效、简洁的并发处理。

二、什么是 `CompletableFuture.supplyAsync`

CompletableFuture 是 Java 8 引入的异步编程类，用于简化多线程编程。
supplyAsync() 是它最常用的方法之一，用于：

在后台线程中执行一个有返回值的任务

✅ 基本语法：

CompletableFuture<ResultType> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 模拟一个耗时操作，比如查询数据库、调用接口
    return result;
});

✅ 指定线程池：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4);

CompletableFuture<ResultType> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    return result;
}, executor);

三、实战案例：并发加载多个数据字典

💡 场景描述：

系统首页需要加载多个数据字典：

单位列表（单位ID → 名称）
系统列表（系统ID → 名称）
专家信息（ID → 姓名）
测评机构（单位ID → 公司名称）

如果顺序调用 .list()，性能会非常低。可以改用 CompletableFuture.supplyAsync 并行处理。

🔧 代码实现：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);

CompletableFuture<Map<String, String>> unitMapFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    List<UnitInfoDO> units = iUnitInfoService.list();
    return units.stream().collect(Collectors.toMap(UnitInfoDO::getUnitId, UnitInfoDO::getUnitName, (k1, k2) -> k1));
}, executor);

CompletableFuture<Map<String, String>> systemMapFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    List<UnitSystemDO> systems = unitSystemService.list();
    List<BeforehandDO> befores = beforehandService.list();

    Map<String, String> result = systems.stream().collect(Collectors.toMap(
        UnitSystemDO::getSystemId, UnitSystemDO::getName, (k1, k2) -> k1
    ));
    Map<String, String> beforeMap = befores.stream().collect(Collectors.toMap(
        BeforehandDO::getSystemId, BeforehandDO::getName, (k1, k2) -> k1
    ));
    result.putAll(beforeMap);
    return result;
}, executor);

CompletableFuture<Map<String, String>> expertMapFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    return iIndustryExpertInfoService.list().stream().collect(Collectors.toMap(
        expert -> String.valueOf(expert.getId()), IndustryExpertInfoDO::getName, (k1, k2) -> k1
    ));
}, executor);

CompletableFuture<Map<String, String>> companyMapFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    return measurementCompanyInfoService.list().stream().collect(Collectors.toMap(
        MeasurementCompanyInfoDO::getUnitId, MeasurementCompanyInfoDO::getCompanyName, (k1, k2) -> k1
    ));
}, executor);

// 等待全部完成
CompletableFuture.allOf(unitMapFuture, systemMapFuture, expertMapFuture, companyMapFuture).join();

// 获取结果
Map<String, String> unitMap = unitMapFuture.join();
Map<String, String> systemMap = systemMapFuture.join();
Map<String, String> expertMap = expertMapFuture.join();
Map<String, String> companyMap = companyMapFuture.join();

// 关闭线程池
executor.shutdown();

四、常见用法总结

方法	用法	说明
`supplyAsync()`	有返回值的异步执行	常用于并发任务
`thenApply()`	对结果做转换处理	类似 `.map()`
`thenAccept()`	消费结果，无返回值	类似 `.forEach()`
`exceptionally()`	异常处理	给出默认值
`whenComplete()`	最终处理	获取结果+异常

✅ 异常处理示例：

CompletableFuture<Map<String, String>> safeFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    return dangerousCall();
}).exceptionally(ex -> {
    log.error("执行失败", ex);
    return Collections.emptyMap(); // 返回默认值
});