Java中CompletableFuture的thenApply與thenApplyAsync比較

Java 的 CompletableFuture 類提供了兩種關鍵方法，thenApply 和 thenApplyAsync，用於處理非同步計算的結果。雖然這兩種方法的用途相同，但它們的細微差別可能會顯著影響程式的效能和併發性。

本文探討了 thenApply 和 thenApplyAsync 之間的區別，並根據應用程式的具體要求，提供何時使用每種方法的見解。

`thenApply` 和 `thenApplyAsync` 都是 Java 的 CompletableFuture 類中的方法，它們用於在計算結果可用時對其進行處理。然而，它們之間存在一些關鍵差異，這些差異可能會影響程式的效能和行為。

1.執行執行緒：
`thenApply` 和 `thenApplyAsync` 之間的主要區別在於它們執行的執行緒。

`thenApply` 在完成前一個 CompletableFuture 的同一執行緒上執行回撥函式，
而 `thenApplyAsync` 在從 ForkJoinPool.commonPool()（預設）或給定的 Executor 獲取的不同執行緒上執行回撥函式。

2.非阻塞：
`thenApplyAsync` 是非阻塞的。它可以將後續完成階段解除安裝到其他執行緒，同時允許當前執行緒執行其他工作。這對於希望充分利用系統資源的高併發程式非常有用。

3.效能：

當回撥函式是長時間執行的任務時，涉及阻塞操作、I/O 操作或計算密集型任務時，`thenApplyAsync` 會更高效，因為它不會阻塞主執行緒。
但是，如果任務很短且很快，`thenApply` 可能更可取，因為它避免了建立新任務並將其安排在不同執行緒上執行的開銷。

場景案例
讓我們考慮一個現實世界的場景：一個線上購物系統。
在這個系統中，當使用者下訂單時，會發生幾個步驟：

訂單詳細資訊儲存在資料庫中。
向使用者傳送電子郵件確認。
訂單被送往倉庫進行包裝和發貨。

每個步驟都可以用 CompletableFuture 來表示，並且可以使用thenApply或thenApplyAsync將它們連結在一起。

使用方法如下thenApply：

CompletableFuture.supplyAsync(() -> saveOrderToDatabase(order))
    .thenApply(orderId -> sendConfirmationEmail(orderId))
    .thenApply(emailSuccess -> sendOrderToWarehouse(order));

在這種情況下，每個步驟都將在同一執行緒上執行。
如果傳送確認電子郵件（sendConfirmationEmail(orderId)）需要很長時間，就會阻塞執行緒直到傳送完成，從而延遲傳送訂單到倉庫（sendOrderToWarehouse(order)）操作。

使用thenApplyAsync：

CompletableFuture.supplyAsync(() -> saveOrderToDatabase(order))
    .thenApplyAsync(orderId -> sendConfirmationEmail(orderId))
    .thenApplyAsync(emailSuccess -> sendOrderToWarehouse(order));

在這種情況下，每個步驟都將在不同的執行緒中執行。如果傳送確認電子郵件需要很長時間，則不會阻塞將訂單儲存到資料庫的執行緒。相反，它會被解除安裝到一個單獨的執行緒中，一旦訂單被儲存到資料庫，就可以立即開始 sendOrderToWarehouse(order) 操作。

這是一個簡化的示例，但它說明了 thenApplyAsync 的優勢，在這種情況下，操作可能會長期執行，而你又想避免阻塞執行緒。

當呼叫 thenApply 和 thenApplyAsync 時，它們所鏈到的 CompletableFuture 是否完成？這就是兩者區別所在，詳解如下：

在 thenApply 的情況下，如果 CompletableFuture 已經完成，那麼如果呼叫執行緒尚未開始處理結果（即如果結果處理尚未開始），它將立即在呼叫執行緒上執行回撥。如果回撥是一個長期執行的操作，這可能會阻塞呼叫執行緒。
無論 CompletableFuture 是否已經完成，thenApplyAsync 始終會在 ForkJoinPool（或提供的 Executor）之外的單獨執行緒中執行回撥。這樣，即使回撥是一個長期執行的操作，也能確保呼叫執行緒不會被阻塞。

總之：
因此，如果您有一個回撥，該回撥可能是長時間執行的操作，並且您不想冒險阻塞新增回撥的執行緒，那麼這thenApplyAsync將是有益的。它提供了更一致的非同步行為，確保操作始終被轉移到不同的執行緒。

thenApply ()方法在下列場景中特別有用：

順序轉換：需要按順序對 CompletableFuture 的結果進行轉換。這可能涉及將數字結果轉換為字串或根據結果執行計算等任務。
輕量級操作：它非常適合執行小型、快速的轉換，不會對呼叫執行緒造成嚴重阻塞。示例包括將數字轉換為字串、根據結果執行計算或運算元據結構。

另一方面，thenApplyAsync()方法適用於以下情況：

非同步轉換：當需要非同步應用轉換時，可能會利用多個執行緒進行並行執行。例如，在使用者上傳影像進行編輯的 Web 應用程式中，使用CompletableFuture進行非同步轉換有利於同時應用調整大小、濾鏡和水印，從而提高處理效率和使用者體驗。
阻塞操作：當轉換函式涉及阻塞操作、I/O 操作或計算密集型任務時，thenApplyAsync()會變得有利。透過將此類計算解除安裝到單獨的執行緒，有助於防止阻塞呼叫執行緒，從而確保更流暢的應用程式效能。

兩者主要區別是背後執行緒機制：

thenApply ()：執行行為與前一階段相同的執行緒或來自執行器池的單獨執行緒（如果在完成之前呼叫）將執行緒與執行器池分開
thenApplyAsync：將執行緒與執行器池分開，會在預設 ForkJoinPool.commonPool()中重新開啟新執行緒，再次利用 ForkJoin併發高效能。

在本文中，我們探討了CompletableFuture框架中thenApply()和thenApplyAsync()方法之間的功能和差異。
thenApply()可能會阻塞執行緒，因此它適合輕量級轉換或可以接受同步執行的場景。另一方面， thenApplyAsync()保證非同步執行，因此它非常適合涉及潛在阻塞的操作或計算密集型任務，這些任務對響應性至關重要。

Java中CompletableFuture的thenApply與thenApplyAsync比較

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