CompletableFuture你真的懂了么，我劝你在项目中慎用

1. 前言

在实际做项目中，我们经常使用多线程、异步的来帮我们做一些事情。
比如用户抽取奖品，异步的给他发一个push。
又比如一段前后不相关的业务逻辑，原本是顺序执行，耗时=(A + B + C），现在使用多线程加快执行速度，耗时=Max(A, B, C)。
这时候很多时候为了方便，我们就直接使用CompletableFuture来处理，但它真的好多坑，让我们一一细说。
2. CompletableFuture原理

2.1 CompletableFuture API

在CompletableFuture中提交任务有以下几种方式

1. public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable)
2. public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable, Executor executor)
3. public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier)
4. public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier, Executor executor)

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这四个方法都是用来提交任务的，不同的是supplyAsync提交的任务有返回值，runAsync提交的任务没有返回值。两个接口都有一个重载的方法，第二个入参为指定的线程池，如果不指定，则默认使用ForkJoinPool.commonPool()线程池。
2.2 ForkJoinPool

Fork/Join 框架是一种并行计算框架，设计目的是提高具有递归性质任务的执行速度。典型的任务是将问题逐步分解成较小的任务，直到每一个子任务足够简单可以直接解决，然后再将结果聚合起来。
Fork/Join 框架基于"工作窃取"算法 (Work Stealing Algorithm)，该算法的核心思想是每个工作线程有自己的任务队列(双端队列, Deque)。当一个线程完成了自己队列中的任务时，便会窃取其他线程队列中的任务执行，这样就不会因为某个线程在等待而浪费 CPU 资源。
Fork/Join 框架非常适合以下这些工作负载：

• 递归任务：如斐波那契数列、归并排序等分治算法。
  
• 大规模数据处理：快速对集合、数组等进行并行操作。
  
• 图像处理：图像处理等数据量大的任务可以被分成多个小任务并行处理。
  

也就是说ForkJoinPool比较适用于CPU密集型，而不太适合于IO密集型。但是我们业务中大多数都是IO密集型，比如等待数据库的返回，等待下游RPC的返回，等待子方法的返回等等
2.3 ForkJoinPool在CompletableFuture中的应用

先说结论：

• 如果你在使用CompletableFuture没有指定线程池，就会使用默认的ForkJoinPool
  
• CompletableFuture是否使用默认线程池的依据，和机器的CPU核心数有关。当CPU核心数-1大于1时，才会使用默认的线程池，否则将会为每个CompletableFuture的任务创建一个新线程去执行。
  
• 如果你的CPU核心数为4核，那么也就是最多也只有3个核心线程(3个线程，你确定够用？)
  

3. CompletableFuture坑

3.1 ForkJoinPool线程不够用，处于等待状态

小明为了加快代码的运行，将原来的A+B+C的运行逻辑，改成了(A,B,C)的运行逻辑，使用了3个CompletableFuture来执行，耗时从原本的900ms，缩短到了300ms，简单代码如下：

1. public void test1() {
2.     a();
3.     b();
4.     c();
5. }
7. public void test2() {
8.     CompletableFuture<Integer> f1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> a());
9.     CompletableFuture<Integer> f2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> b());
10.     CompletableFuture<Integer> f3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> c());
11. }

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上线后，小明心情良好，坐等升职加薪，没想到第二天却遇到了线上告警，接口频繁的超时，比之前还要慢，有些达到了10s+，小明实在想不明白。
后来排查发现，在项目中有大量使用到CompletableFuture.supplyAsync的地方，而每台机器8核，也就是7个线程，根本不够用，因此大量都是在等待线程中度过，因此耗时越来越严重，最终形成了雪崩，接口直接无限超时。
回答：使用CompletableFuture必须做到线程池隔离，不能使用默认的ForkJoinPool线程池
3.2 CompletableFuture反而更慢了？

小明经过这次事件学聪明了，使用CompletableFuture都自己写一个线程池。过了几天线上又告警出来了，大量接口超时，小明又蒙逼了，小明的代码如下：

1. ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(5);
2. public void test1() {
3.     CompletableFuture.runAsync(a(1), es);
4.     CompletableFuture.runAsync(b(1), es);
5.     CompletableFuture.runAsync(c(1), es);
6. }

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后来排查发现，springmvc tomcat默认线程池是200，而你的线程池只有5个，也就是说，当接口请求了攀升。
比如现在有200个请求过来，执行到test1的时候，如果不使用线程池，反而没任何问题。但是使用到了线程池，5个线程池根本不够用，等待线程的释放，那么会越来越慢，最终拖垮整个服务。
3.3 CompletableFuture死锁？

小明说我再也不使用CompletableFuture了，小明说我直接调大线程池到200，那肯定没问题了，读者们思考下是否可行。答案是绝对不可行的，核心线程设置那么大，对cpu消耗非常严重，一定要设置合理的范围内。
再来看一个死锁问题，终于不是小明的锅了，这次轮到了小红，以下是死锁的代码：

1. ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(5);
2. public void test() {
3.     for (int i = 0; i < 5; i++) {
4.        CompletableFuture.runAsync(() -> a(), es);
5.     }
6. }
8. public void a() {
9.     CompletableFuture<Integer> f = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 1, es);
10.     try {
11.        f.get();
12.     } catch (Exception e) {}
13. }

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这里不卖关子了。由于是5个线程，在test方法中，将5个线程全部使用，然后test调用子方法a的时候。由于共用同一个线程池es，a方法永远获取不到线程池，a方法永远不可能执行成功，那么test方法也永远执行不了成功，那么就会处于永远阻塞死锁的这么一个线程。
因此解决办法就是，不同的业务尽量不要使用同一个线程池，为自己业务定制自己的线程池，而不是为了方便，共用一个commonPool。
4. 最后

通过以上对CompletableFuture的分析，以及一些实际踩坑的案例，相信你对CompletableFuture用法更加的了解了。
最后还是想说明一点，在业务代码中，能不使用多线程就不使用多线程，因为它带来的副作用远远比带来的好处要多的多得多，除非你非常清楚其中的原理。
CompletableFuture你真的懂了么？欢迎评论区留言讨论。

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