CompletableFuture 与 Mono 对比分析

1. 概述

本教程将深入分析 Java 中 CompletableFuture 与 Project Reactor 的 Mono 的核心差异。我们将重点关注它们在异步任务处理机制和执行模型上的区别。

首先从 CompletableFuture 开始解析。

2. 理解 CompletableFuture

Java 8 引入的 CompletableFuture 在传统 Future 基础上进行了增强，提供了更强大的异步编程能力。它通过 thenApply()、thenAccept() 和 thenCompose() 等方法构建异步计算链，简化了线程协调工作。

⚠️ 关键注意点：虽然 CompletableFuture 是异步的（主线程不会等待操作完成），但它并非完全非阻塞。长时间运行的操作会阻塞执行线程：

CompletableFuture completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    try {
        Thread.sleep(1000); // 模拟耗时操作
    } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
    }
    return "Finished completableFuture";
});

上述代码中，supplyAsync() 默认使用 ForkJoinPool 分配线程执行 Lambda，而 sleep() 会直接阻塞该线程。

❌ 更严重的问题：在操作完成前调用 get() 方法会阻塞主线程：

try {
    completableFuture.get(); // 主线程被阻塞
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
    e.printStackTrace();
}

✅ 解决方案：通过回调模式手动处理完成状态：

public void myAsyncCall(String param, BiConsumer<String, Throwable> callback) {
    new Thread(() -> {
        try {
            Thread.sleep(1000);
            callback.accept("Response from API with param: " + param, null);
        } catch (InterruptedException e) {
            callback.accept(null, e);
        }
    }).start();
}

public CompletableFuture<String> nonBlockingApiCall(String param) {
    CompletableFuture<String> completableFuture = new CompletableFuture<>();
    myAsyncCall(param, (result, error) -> {
        if (error != null) {
            completableFuture.completeExceptionally(error);
        } else {
            completableFuture.complete(result);
        }
    });
    return completableFuture;
}

3. Mono 与 CompletableFuture 的对比

Project Reactor 的 Mono 采用响应式编程范式，与 CompletableFuture 相比具有两大核心优势：

3.1 资源效率

Mono 以更低开销实现并发
采用懒加载机制：只有订阅时才会执行操作
默认非阻塞设计

Mono<String> reactiveMono = Mono.fromCallable(() -> {
    Thread.sleep(1000); // 模拟计算
    return "Reactive Data";
}).subscribeOn(Schedulers.boundedElastic());

reactiveMono.subscribe(System.out::println);

3.2 线程调度机制

Schedulers.boundedElastic() 的特性：

类似缓存线程池
✅ 限制最大线程数
✅ 防止资源耗尽
⚠️ 唯一阻塞方式：强制调用 block() 方法

3.3 响应式特性

丰富的操作符链（map, flatMap, filter 等）
✅ 内置背压（backpressure）支持
✅ 声明式组合多个异步操作

4. 结论

本文对比分析了 CompletableFuture 和 Mono 的核心差异：

特性	CompletableFuture	Mono
执行模型	热加载（立即执行）	懒加载（订阅时执行）
阻塞风险	高（需手动避免阻塞）	低（默认非阻塞）
线程管理	依赖 ForkJoinPool	灵活的调度器
背压支持	❌ 无	✅ 内置支持
操作符丰富度	基础链式调用	完整响应式操作符

推荐场景：

简单异步任务 → CompletableFuture
复杂响应式流 → Mono

完整代码示例可在 GitHub 获取。

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