京东一面：说说 CompletableFuture 的实现原理和使用场景？我懵了。。

1.概述CompletableFuture是jdk1.8引入的实现类。扩展了Future和CompletionStage，是一个可以在任务完成阶段触发一些操作Future 。简单的来讲就是可以实现异步回调。
2.为什么引入CompletableFuture对于jdk1.5的Future，虽然提供了异步处理任务的能力，但是获取结果的方式很不优雅，还是需要通过阻塞（或者轮训）的方式。如何避免阻塞呢？其实就是注册回调。
业界结合观察者模式实现异步回调。也就是当任务执行完成后去通知观察者。比如Netty的ChannelFuture，可以通过注册监听实现异步结果的处理。
Netty的ChannelFuturepublic Promise<V> addListener(GenericFutureListener<? extends Future<? super V>> listener) {checkNotNull(listener, "listener");synchronized (this) {addListener0(listener);}if (isDone()) {notifyListeners();}return this;}private boolean setValue0(Object objResult) {if (RESULT_UPDATER.compareAndSet(this, null, objResult) ||RESULT_UPDATER.compareAndSet(this, UNCANCELLABLE, objResult)) {if (checkNotifyWaiters()) {notifyListeners();}return true;}return false;}通过addListener方法注册监听。如果任务完成，会调用notifyListeners通知。
CompletableFuture通过扩展Future，引入函数式编程，通过回调的方式去处理结果。
3.功能CompletableFuture的功能主要体现在他的CompletionStage 。
可以实现如下等功能

转换（thenCompose）
组合（thenCombine）
消费（thenAccept）
运行（thenRun）。
带返回的消费（thenApply）

消费和运行的区别：
消费使用执行结果。运行则只是运行特定任务。具体其他功能大家可以根据需求自行查看。
CompletableFuture借助CompletionStage的方法可以实现链式调用。并且可以选择同步或者异步两种方式。
这里举个简单的例子来体验一下他的功能。

public static void thenApply() {ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);CompletableFuture cf = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {try {//Thread.sleep(2000);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}System.out.println("supplyAsync " + Thread.currentThread().getName());return "hello";}, executorService).thenApplyAsync(s -> {System.out.println(s + "world");return "hhh";}, executorService);cf.thenRunAsync(() -> {System.out.println("ddddd");});cf.thenRun(() -> {System.out.println("ddddsd");});cf.thenRun(() -> {System.out.println(Thread.currentThread());System.out.println("dddaewdd");});}

执行结果
supplyAsync pool-1-thread-1helloworlddddddddddsdThread[main,5,main]dddaewdd根据结果我们可以看到会有序执行对应任务。
注意：
如果是同步执行cf.thenRun 。他的执行线程可能main线程，也可能是执行源任务的线程。如果执行源任务的线程在main调用之前执行完了任务。那么cf.thenRun方法会由main线程调用。
这里说明一下，如果是同一任务的依赖任务有多个：

如果这些依赖任务都是同步执行。那么假如这些任务被当前调用线程（main）执行，则是有序执行，假如被执行源任务的线程执行，那么会是倒序执行。因为内部任务数据结构为LIFO 。
如果这些依赖任务都是异步执行，那么他会通过异步线程池去执行任务。不能保证任务的执行顺序。

上面的结论是通过阅读源代码得到的。下面我们深入源代码。
4.源码追踪创建CompletableFuture创建的方法有很多，甚至可以直接new一个。我们来看一下supplyAsync异步创建的方法。

public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier,Executor executor) {return asyncSupplyStage(screenExecutor(executor), supplier);}static Executor screenExecutor(Executor e) {if (!useCommonPool && e == ForkJoinPool.commonPool())return asyncPool;if (e == null) throw new NullPointerException();return e;}

入参Supplier，带返回值的函数。如果是异步方法，并且传递了执行器，那么会使用传入的执行器去执行任务。否则采用公共的ForkJoin并行线程池，如果不支持并行，新建一个线程去执行。
这里我们需要注意ForkJoin是通过守护线程去执行任务的。所以必须有非守护线程的存在才行。
asyncSupplyStage方法

static <U> CompletableFuture<U> asyncSupplyStage(Executor e,Supplier<U> f) {if (f == null) throw new NullPointerException();CompletableFuture<U> d = new CompletableFuture<U>();e.execute(new AsyncSupply<U>(d, f));return d;}

这里会创建一个用于返回的CompletableFuture 。
然后构造一个AsyncSupply，并将创建的CompletableFuture作为构造参数传入。
那么，任务的执行完全依赖AsyncSupply 。
AsyncSupply#run

public void run() {CompletableFuture<T> d; Supplier<T> f;if ((d = dep) != null && (f = fn) != null) {dep = null; fn = null;if (d.result == null) {try {d.completeValue(f.get());} catch (Throwable ex) {d.completeThrowable(ex);}}d.postComplete();}}

该方法会调用Supplier的get方法。并将结果设置到CompletableFuture中。我们应该清楚这些操作都是在异步线程中调用的。
d.postComplete方法就是通知任务执行完成。触发后续依赖任务的执行，也就是实现CompletionStage的关键点。

在看postComplete方法之前我们先来看一下创建依赖任务的逻辑。
thenAcceptAsync方法

public CompletableFuture<Void> thenAcceptAsync(Consumer<? super T> action) {return uniAcceptStage(asyncPool, action);}private CompletableFuture<Void> uniAcceptStage(Executor e,Consumer<? super T> f) {if (f == null) throw new NullPointerException();CompletableFuture<Void> d = new CompletableFuture<Void>();if (e != null || !d.uniAccept(this, f, null)) {# 1UniAccept<T> c = new UniAccept<T>(e, d, this, f);push(c);c.tryFire(SYNC);}return d;}

上面提到过。thenAcceptAsync是用来消费CompletableFuture的。该方法调用uniAcceptStage 。
uniAcceptStage逻辑：

构造一个CompletableFuture，主要是为了链式调用。
如果为异步任务，直接返回。因为源任务结束后会触发异步线程执行对应逻辑。
如果为同步任务（e==null），会调用d.uniAccept方法。这个方法在这里逻辑：如果源任务完成，调用f，返回true 。否则进入if代码块（Mark 1）。
如果是异步任务直接进入if（Mark 1）。

Mark1逻辑：

构造一个UniAccept，将其push入栈。这里通过CAS实现乐观锁实现。
调用c.tryFire方法。

final CompletableFuture<Void> tryFire(int mode) {CompletableFuture<Void> d; CompletableFuture<T> a;if ((d = dep) == null ||!d.uniAccept(a = src, fn, mode > 0 ? null : this))return null;dep = null; src = https://tazarkount.com/read/null; fn = null;return d.postFire(a, mode);}

会调用d.uniAccept方法。其实该方法判断源任务是否完成，如果完成则执行依赖任务，否则返回false 。
如果依赖任务已经执行，调用d.postFire，主要就是Fire的后续处理。根据不同模式逻辑不同。

【京东一面：说说 CompletableFuture 的实现原理和使用场景？我懵了。。】这里简单说一下，其实mode有同步异步，和迭代。迭代为了避免无限递归。
这里强调一下d.uniAccept方法的第三个参数。
如果是异步调用（mode>0），传入null 。否则传入this 。
区别看下面代码。c不为null会调用c.claim方法。

try {if (c != null && !c.claim())return false;@SuppressWarnings("unchecked") S s = (S) r;f.accept(s);completeNull();} catch (Throwable ex) {completeThrowable(ex);}final boolean claim() {Executor e = executor;if (compareAndSetForkJoinTaskTag((short)0, (short)1)) {if (e == null)return true;executor = null; // disablee.execute(this);}return false;}

claim方法是逻辑：

如果异步线程为null 。说明同步，那么直接返回true 。最后上层函数会调用f.accept(s)同步执行任务。
如果异步线程不为null，那么使用异步线程去执行this 。

this的run任务如下。也就是在异步线程同步调用tryFire方法。达到其被异步线程执行的目的。
public final void run(){tryFire(ASYNC);}看完上面的逻辑，我们基本理解依赖任务的逻辑。
其实就是先判断源任务是否完成，如果完成，直接在对应线程执行以来任务（如果是同步，则在当前线程处理，否则在异步线程处理）
如果任务没有完成，直接返回，因为等任务完成之后会通过postComplete去触发调用依赖任务。
postComplete方法

final void postComplete() {/** On each step, variable f holds current dependents to pop* and run.It is extended along only one path at a time,* pushing others to avoid unbounded recursion.*/CompletableFuture<?> f = this; Completion h;while ((h = f.stack) != null ||(f != this && (h = (f = this).stack) != null)) {CompletableFuture<?> d; Completion t;if (f.casStack(h, t = h.next)) {if (t != null) {if (f != this) {pushStack(h);continue;}h.next = null;// detach}f = (d = h.tryFire(NESTED)) == null ? this : d;}}}

在源任务完成之后会调用。
其实逻辑很简单，就是迭代堆栈的依赖任务。调用h.tryFire方法。NESTED就是为了避免递归死循环。因为FirePost会调用postComplete 。如果是NESTED，则不调用。
堆栈的内容其实就是在依赖任务创建的时候加入进去的。上面我们已经提到过。
4.总结基本上述源码已经分析了逻辑。
因为涉及异步等操作，我们需要理一下（这里针对全异步任务）：

创建CompletableFuture成功之后会通过异步线程去执行对应任务。
如果CompletableFuture还有依赖任务（异步），会将任务加入到CompletableFuture的堆栈保存起来。以供后续完成后执行依赖任务。

当然，创建依赖任务并不只是将其加入堆栈。如果源任务在创建依赖任务的时候已经执行完成，那么当前线程会触发依赖任务的异步线程直接处理依赖任务。并且会告诉堆栈其他的依赖任务源任务已经完成。
主要是考虑代码的复用。所以逻辑相对难理解。
postComplete方法会被源任务线程执行完源任务后调用。同样也可能被依赖任务线程后调用。
执行依赖任务的方法主要就是靠tryFire方法。因为这个方法可能会被多种不同类型线程触发，所以逻辑也绕一点。（其他依赖任务线程、源任务线程、当前依赖任务线程）

如果是当前依赖任务线程，那么会执行依赖任务，并且会通知其他依赖任务。
如果是源任务线程，和其他依赖任务线程，则将任务转换给依赖线程去执行。不需要通知其他依赖任务，避免死递归。

不得不说Doug Lea的编码，真的是艺术。代码的复用性全体现在逻辑上了。
来源：blog.csdn.net/weixin_39332800/article/