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Java 基盤テクノロジーの効率的な適用: 非同期プログラミングと CompletableFuture の実装方法

WBOY

リリース： 2023-11-08 12:16:54

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Java 基盤テクノロジーの効率的な適用: 非同期プログラミングと CompletableFuture の実装方法

はじめに:
現代のソフトウェア開発では、非同期プログラミングは重要な手段となっています。システムのパフォーマンスを向上させ、ユーザーエクスペリエンスにとって重要なテクノロジーの1つです。広く使用されているプログラミング言語として、Java は非同期プログラミングを実装するためのさまざまなメカニズムを提供します。その中でも、CompletableFuture は、コードを簡素化し、効率を向上させることができる強力で柔軟な非同期プログラミングツールです。この記事では、非同期プログラミングとは何か、および CompletableFuture を使用して効率的な非同期プログラミングを実現する方法を紹介します。そして、具体的なコード例でそれを説明します。

1.非同期プログラミングとは何ですか?

非同期プログラミングは、プログラムが 1 つの操作を実行しながら他の操作を実行できるようにするプログラミングモデルです。従来の同期プログラミングでは、操作が発生すると、プログラムは操作が完了するのを待ってから次のステップに進みます。非同期プログラミングでは、プログラムは現在の操作が完了するのを待たずに、他の操作の実行を続けることができます。

非同期プログラミングにより、システムの同時実行パフォーマンスが向上し、システムが同時実行性の高いシナリオにうまく対処できるようになります。実際の開発では、一般的な非同期操作には、ネットワークリクエスト、ファイルの読み取りと書き込み、データベースクエリなどが含まれます。これらの操作を非同期にすることにより、システムはリソースをより効率的に利用し、システムの応答速度とスループットを向上させることができます。

2. Java で非同期プログラミングを実装する方法

Java では、マルチスレッド、コールバック関数、Future および CompletableFuture など、非同期プログラミングを実装するためのさまざまな方法が提供されています。 CompletableFuture は Java 8 で追加された非常に強力な非同期プログラミングツールであるため、この記事では CompletableFuture に焦点を当てます。

CompletableFuture は、非同期タスクを非常に便利に処理できる Java の特別な実装クラスです。 CompletableFuture では、チェーン呼び出しを使用して複数の非同期操作を結合し、洗練された効率的な非同期プログラミングプロセスを形成できます。

次に、CompletableFuture を使用した非同期プログラミングの例を示します。

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 异步执行任务，返回结果
    return "Hello, CompletableFuture!";
}).thenApplyAsync(result -> {
    // 对任务结果进行处理，返回新的结果
    return result.toUpperCase();
}).whenComplete((result, exception) -> {
    // 完成处理操作
    if (exception != null) {
        // 处理异常情况
        System.out.println("Exception occurred: " + exception.getMessage());
    } else {
        // 处理正常情况
        System.out.println(result);
    }
});

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上の例では、CompletableFuture.supplyAsync メソッドを使用して、新しい非同期タスクが作成されます。タスクの結果は thenApplyAsync メソッドを通じて処理でき、新しい CompletableFuture オブジェクトが返されます。最後に、非同期タスクの実行結果は、whenComplete メソッドを通じて処理されます。

3. CompletableFuture の高度な機能の適用

実際の開発では、CompletableFuture は例外処理、タイムアウト制御、マルチタスクのマージ、非同期タスクの待機などの他の高度な機能も提供します。 . .以下では、特定の例を使用して、これらの機能のアプリケーションを示します。

例外処理:

CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    throw new RuntimeException("Oops, exception occurred!");
}).exceptionally(ex -> {
    // 处理异常情况
    System.out.println("Exception occurred: " + ex.getMessage());
    return "default value";
});

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Exceptionally メソッドは、非同期タスクで発生する例外を処理し、デフォルト値またはその他の解決策を返すことができます。

タイムアウト制御:

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 异步执行任务
    return "Hello, CompletableFuture!";
}).orTimeout(1, TimeUnit.SECONDS);

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orTimeout メソッドを使用して、非同期タスクのタイムアウトを制御できます。タスクが指定時間内に完了しない場合は、 # がスローされます。 ## タイムアウト例外例外。

マルチタスクのマージ:

CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello");
CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "CompletableFuture!");
CompletableFuture<String> combinedFuture = future1.thenCombine(future2, (result1, result2) -> {
    // 合并任务结果
    return result1 + ", " + result2;
});

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複数の非同期タスクの結果は、

thenCombine メソッドを通じて結合して、新しい CompletableFuture オブジェクトを形成できます。次に、マージされた結果を処理します。

非同期タスク待機中:

CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return "Hello";
});
CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "CompletableFuture!");

CompletableFuture<Void> allFutures = CompletableFuture.allOf(future1, future2);

try {
    // 等待所有异步任务执行完毕
    allFutures.get();
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
    e.printStackTrace();
}

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allOf メソッドは、次のコードの実行を続行する前に、すべての非同期タスクが実行されるまで現在のスレッドを待機させることができます。

結論:

この記事では、Java 非同期プログラミングの概念と CompletableFuture の使用法を紹介します。 CompletableFuture を使用すると、非同期プログラミングの複雑さを簡素化し、システムのパフォーマンスと応答速度を向上させることができます。同時に、CompletableFuture は、例外処理、タイムアウト制御、マルチタスクのマージなど、特定のニーズに応じて柔軟に適用できるいくつかの高度な機能も提供します。

実際の開発では、非同期プログラミングを通じて多数の IO 操作を最適化し、システムのスループットを向上させることができます。非同期プログラミングテクノロジを合理的に使用することで、同時実行性の高いシナリオにうまく対処し、システムのユーザーエクスペリエンスを向上させることができます。

CompletableFuture を使用したことがない場合は、ぜひ試してみることをお勧めします。きっとその強力な機能に魅了されると思います。この記事が CompletableFuture を理解して使用する上で少しでも役立つことを願っています。より効率的な Java アプリケーションを作成するために一緒に働きましょう。

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