异步编程

FutureTask应用&源码分析

FutureTask介绍

FutureTask是一个可以取消异步任务的类。FutureTask对Future做的一个基本实现。可以调用方法区开始和取消一个任务。
一般是配合Callable去使用。
异步任务启动之后，可以获取一个绑定当前异步任务的FutureTask。
可以基于FutureTask的方法去取消任务，查看任务是否结果，以及获取任务的返回结果。
FutureTask内部的整体结构中，实现了RunnableFuture的接口，这个接口又继承了Runnable, Future这个两个接口。所以FutureTask也可以作为任务直接交给线程池去处理。

FutureTask应用

大方向是FutureTask对任务的控制：

• 任务执行过程中状态的控制
• 任务执行完毕后，返回结果的获取
  FutureTask的任务在执行run方法后，是无法被再次运行，需要使用runAndReset方法才可以。

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(() -> {
            System.out.println("任务开始执行......");
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println("任务执行完毕......");
            return "OK!";
        });
        // 构建线程池
        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);

        // 构建线程池
        threadPool.execute(futureTask);

        // futureTask提供了run方法，一般不会自己去调用run方法，让线程池去执行任务，由线程池去执行run方法
        // run方法在执行时，是有任务状态的。任务已经执行了，再次调用run方法无效的。
        // 如果希望任务可以反复被执行，需要去调用runAndReset方法
        futureTask.run();

        // 对返回结果的获取，类似阻塞队列的poll方法
        // 如果在指定时间内，没有拿到方法的返回结果，直接扔TimeoutException
//        try {
//            String s = futureTask.get(3000, TimeUnit.MICROSECONDS);
//            System.out.println("返回结果:" + s);
//        } catch (Exception e) {
//            System.out.println("异常返回:" + e.getMessage());
//            e.printStackTrace();
//        }

        // 对返回结果的获取，类似阻塞队列的take方法，死等结果
//        try {
//            String s = futureTask.get();
//            System.out.println("任务结果:" + s);
//        } catch (InterruptedException e) {
//            e.printStackTrace();
//        } catch (ExecutionException e) {
//            e.printStackTrace();
//        }

        // 对任务状态的控制
        System.out.println("任务结束了么?:" + futureTask.isDone());
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println("任务结束了么?:" + futureTask.isDone());
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println("任务结束了么?:" + futureTask.isDone());
    }

FutureTask源码分析

看FutureTask的源码，要从几个方向去看：

• 先查看FutureTask中提供的一些状态
• 再查看任务的执行过程

FutureTask中的核心属性

清楚任务的流转流转状态是怎样的，其次对于核心属性要追到是干嘛的。

/**
FutureTask的核心属性
FutureTask任务的状态流转
* NEW -> COMPLETING -> NORMAL 任务正常执行，并且返回结果也正常返回 
* NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL 任务正常执行，但是结果是异常 
* NEW -> CANCELLED 任务被取消
* NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED
*/
// 记录任务的状态
private volatile int state;
// 任务被构建之后的初始状态
private static final int NEW          = 0;
private static final int COMPLETING   = 1;
private static final int NORMAL       = 2;
private static final int EXCEPTIONAL  = 3;
private static final int CANCELLED    = 4;
private static final int INTERRUPTING = 5;
private static final int INTERRUPTED  = 6;

/** 需要执行任务，会被赋值到这个属性 */
private Callable<V> callable;
/** 任务的任务结果要存储在这几个属性中 */
private Object outcome;
/** 执行任务的线程 */
private volatile Thread runner;
/** 等待返回结果的线程Node对象， */
private volatile WaitNode waiters;

static final class WaitNode {
    volatile Thread thread;
    volatile WaitNode next;
    WaitNode() { thread = Thread.currentThread(); }
}

FutureTask的run方法

任务执行前的一些判断，以及调用任务封装结果的方式，还有最后的一些后续处理。

// 当线程池执行FutureTask任务时，会调用的方法
public void run() {
	// 如果当前任务状态不是NEW，直接return告辞
    if (state != NEW ||
        // 如果状态正确是NEW，这边需要基于CAS将runner属性设置为当前线程
		// 如果CAS失败，直接return告辞
        !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
                                     null, Thread.currentThread()))
        return;
    try {
    	// 将要执行的任务拿到
        Callable<V> c = callable;
        // 健壮性判断，保证任务不是null
        // 再次判断任务的状态是NEW(DCL)
        if (c != null && state == NEW) {
        	// 执行任务
			// result:任务的返回结果
			// ran:如果为true，任务正常结束。 如果为false，任务异常结束。
            V result;
            boolean ran;
            try {
                // 执行任务
                result = c.call();
                // 正常结果，ran设置为true
                ran = true;
            } catch (Throwable ex) {
            	// 如果任务执行期间出了异常 
            	// 返回结果置位null
                result = null;
                // ran设置为false
                ran = false;
                // 封装异常结果
                setException(ex);
            }
            if (ran)
                // 封装正常结果
                set(result);
        }
    } finally {
        // 将执行任务的线程置位null
        runner = null;
        // 拿到任务的状态
        int s = state;
        // 如果状态大于等于INTERRUPTING
        if (s >= INTERRUPTING)
            // 进来代表任务中断，做一些后续处理
            handlePossibleCancellationInterrupt(s);
    }
}

FutureTask的set&setException方法

任务执行完毕后，修改任务的状态以及封装任务的结果。

// 没有异常的时候，正常返回结果
protected void set(V v) {
    // 因为任务执行完毕，需要将任务的状态从NEW，修改为COMPLETING
    if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
        // 将返回结果赋值给 outcome 属性
        outcome = v;
        // 将任务状态变为NORMAL，正常结束
        UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, NORMAL); // final state
        finishCompletion();
    }
}

// 任务执行期间出现了异常，这边要封装结果
protected void setException(Throwable t) {
	// 因为任务执行完毕，需要将任务的状态从NEW，修改为COMPLETING
    if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
        // 将异常信息封装到 outcome 属性
        outcome = t;
        // 将任务状态变为EXCEPTIONAL，异常结束
        UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, EXCEPTIONAL); // final state
        finishCompletion();
    }
}

FutureTask的cancel方法

任务取消的一个方式

• 任务直接从NEW状态转换为CANCEL
• 任务从NEW状态变成INTERRUPTING，然后再转换为INTERRUPTED

// 取消任务操作
public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
    // 查看任务的状态是否是NEW，如果NEW状态，就基于传入的参数mayInterruptIfRunning 
    // 决定任务是直接从NEW转换为CANCEL，还是从NEW转换为INTERRUPTING
    if (!(state == NEW &&
          UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW,
              mayInterruptIfRunning ? INTERRUPTING : CANCELLED)))
        return false;
    try {    // in case call to interrupt throws exception
        // 如果mayInterruptIfRunning为true 
        // 就需要中断线程
        if (mayInterruptIfRunning) {
            try {
                // 拿到任务线程
                Thread t = runner;
                if (t != null)
                    // 如果线程不为null，直接interrupt
                    t.interrupt();
            } finally { // final state
                // 将任务状态设置为INTERRUPTED
                UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, INTERRUPTED);
            }
        }
    } finally {
        // 任务结束后的一些处理~~ 一会看~~
        finishCompletion();
    }
    return true;
}

FutureTask的get方法

这个是线程获取FutureTask任务执行结果的方法

// 拿任务结果
public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
    // 获取任务的状态
    int s = state;
    // 要么是NEW，任务还没执行完
	// 要么COMPLETING，任务执行完了，结果还没封装好。
    if (s <= COMPLETING)
        // 让当前线程阻塞，等待结果
        s = awaitDone(false, 0L);
    // 最终想要获取结果，需要执行report方法
    return report(s);
}

// 线程等待FutureTask结果的过程
private int awaitDone(boolean timed, long nanos)
    throws InterruptedException {
    // 针对get方法传入了等待时长时，需要计算等到什么时间点
    final long deadline = timed ? System.nanoTime() + nanos : 0L;
    // 声明好需要的Node，queued:放到链表中了么?
    WaitNode q = null;
    boolean queued = false;
    for (;;) {
        // 查看线程是否中断，如果中断，从等待链表中移除，甩个异常
        if (Thread.interrupted()) {
            removeWaiter(q);
            throw new InterruptedException();
        }

        // 拿到状态
        int s = state;
        // 到这，说明任务结束了。
        if (s > COMPLETING) {
            if (q != null)
                // 如果之前封装了WaitNode，现在要清空
                q.thread = null;
            return s;
        }
        // 如果任务状态是COMPLETING，这就不需要去阻塞线程，让步一下，等待一小会，结果就有了
        else if (s == COMPLETING) // cannot time out yet
            Thread.yield();
        // 如果还没初始化WaitNode，初始化
        else if (q == null)
            q = new WaitNode();
        // 没放队列的话，直接放到waiters的前面
        else if (!queued)
            queued = UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset,
                                                 q.next = waiters, q);
        // 准备挂起线程，如果timed为true，挂起一段时间
        else if (timed) {
            // 计算出最多可以等待多久
            nanos = deadline - System.nanoTime();
            // 如果等待的时间没了
            if (nanos <= 0L) {
                // 移除当前的Node，返回任务状态
                removeWaiter(q);
                return state;
            }
            // 等一会
            LockSupport.parkNanos(this, nanos);
        }
        else
            // 死等
            LockSupport.park(this);
    }
}

// get的线程已经可以阻塞结束了，基于状态查看能否拿到返回结果
private V report(int s) throws ExecutionException {
    // 拿到outcome 返回结果
    Object x = outcome;
    // 如果任务状态是NORMAL，任务正常结束，返回结果
    if (s == NORMAL)
        return (V)x;
    // 如果任务状态大于等于取消
    if (s >= CANCELLED)
        // 直接抛出异常
        throw new CancellationException();
    // 到这就是异常结束
    throw new ExecutionException((Throwable)x);
}

FutureTask的finishCompletion方法

只要任务结束了，无论是正常返回，异常返回，还是任务被取消都会执行这个方法。
而这个方法其实就是唤醒那些执行get方法等待任务结果的线程。

// 任务结束后触发
private void finishCompletion() {
    // assert state > COMPLETING;
    // 在任务结束后，需要唤醒
    for (WaitNode q; (q = waiters) != null;) {
        // 第一步直接以CAS的方式将WaitNode置为null
        if (UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset, q, null)) {
            for (;;) {
                // 拿到了Node中的线程
                Thread t = q.thread;
                // 如果线程不为null
                if (t != null) {
                    // 第一步先置位null
                    q.thread = null;
                    // 直接唤醒这个线程
                    LockSupport.unpark(t);
                }
                // 拿到当前Node的next
                WaitNode next = q.next;
                // next为null，代表已经将全部节点唤醒了吗，跳出循环
                if (next == null)
                    break;
                // 将next置位null
                q.next = null; // unlink to help gc
                // q的引用指向next
                q = next;
            }
            break;
        }
    }
    // 任务结束后，可以基于这个扩展方法，记录一些信息
    done();
    // 任务执行完，把callable具体任务置位null
	callable = null;        // to reduce footprint
}

CompletableFuture应用&源码分析

CompletableFuture介绍

平时多线程开发一般就是使用Runnable，Callable，Thread，FutureTask，ThreadPoolExecutor 这些内容和并发编程息息相关。相对来对来说成本都不高，多多使用是可以熟悉这些内容。这些内容组合在一起去解决一些并发编程的问题时，很多时候没有办法很方便的去完成异步编程的操作。
Thread + Runnable：执行异步任务，但是没有返回结果。
Thread + Callable + FutureTask：完整一个可以有返回结果的异步任务。

• 获取返回结果，如果基于get方法获取，线程需要挂起在WaitNode里。
• 获取返回结果，也可以基于isDone判断任务的状态，但是这里需要不断轮询

上述的方式都是有一定的局限性的。
比如说任务A，任务B，还有任务C。其中任务B还有任务C执行的前提是任务A先完成，再执行任务B和任务C。
如果任务的执行方式逻辑比较复杂，可能需要业务线程导出阻塞等待，或者是大量的任务线程去编一些任务执行的业务逻辑。对开发成本来说比较高。
CompletableFuture就是帮你处理这些任务之间的逻辑关系，编排好任务的执行方式后，任务会按照规划好的方式一步一步执行，不需要让业务线程去频繁的等待。

CompletableFuture应用

CompletableFuture应用还是需要一点点的成本的。
首先对CompletableFuture提供的函数式编程中三个函数有一个掌握。

Supplier<U> // 生产者，没有入参，有返回结果 
Consumer<T> // 消费者，有入参，但是没有返回结果 
Function<T,U>// 函数，有入参，又有返回结果

supplyAsync

CompletableFuture如果不提供线程池的话，默认使用的ForkJoinPool，而ForkJoinPool内部是守护线程，如果main线程结束了，守护线程会跟着一起结束。

public static void main(String[] args) {
    // 生产者，可以指定返回结果
    CompletableFuture<String> firstTask = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        System.out.println("异步任务开始执行");
        System.out.println("异步任务执行结束");
        return "返回结果";
    });

    String result1 = firstTask.join();
    String result2 = null;

    try {
        result2 = firstTask.get();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (ExecutionException e) {
        e.printStackTrace();
    }

    System.out.println(result1 + "," + result2);
}

runAsync

当前方式既不会接收参数，也不会返回任何结果，非常基础的任务编排方式。

public static void main(String[] args) throws IOException {
    CompletableFuture.runAsync(()->{
        System.out.println("任务go");
        System.out.println("任务done");
    });
    System.in.read();
}

thenApply、thenApplyAsync

有任务A，还有任务B。
任务B需要在任务A执行完毕后再执行。
而且任务B需要任务A的返回结果。
任务B自身也有返回结果。
thenApply可以拼接异步任务，前置任务处理完之后，将返回结果交给后置任务，然后后置任务再执行。
thenApply提供了带有Async的方法，可以指定每个任务使用的具体线程池。

public static void main(String[] args) {
    ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);

    /*
    CompletableFuture<String> taskA = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        String id = UUID.randomUUID().toString();
        System.out.println("执行任务A：" + id);
        return id;
    });
    CompletableFuture<String> taskB = taskA.thenApply(result -> {
        System.out.println("任务B获取到任务A结果:" + result);
        result = result.replace("-", "");
        return result;
    });
    System.out.println("main线程拿到结果：" + taskB.join());
    */

    CompletableFuture<String> taskB = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        String id = UUID.randomUUID().toString();
        System.out.println("执行任务A:" + id + "," + Thread.currentThread().getName());
        return id;
    }).thenApplyAsync(result -> {
        System.out.println("任务B获取到任务A结果:" + result + "," + Thread.currentThread().getName());
        result = result.replace("-", "");
        return result;
    }, executor);
    System.out.println("main线程拿到结果：" + taskB.join());
}

thenAccept、thenAcceptAsync

套路和thenApply一样，都是任务A和任务B的拼接。
前置任务需要有返回结果，后置任务会接收前置任务的结果，返回后置任务没有返回值。

public static void main(String[] args) throws IOException {
    CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        System.out.println("任务A");
        return "abcdefg";
    }).thenAccept(result -> {
        System.out.println("任务b，拿到结果处理：" + result);
    });
    System.in.read();
}

thenRun、thenRunAsync

套路和thenApply，thenAccept一样，都是任务A和任务B的拼接。
前置任务没有返回结果，后置任务不接收前置任务结果，后置任务也会有返回结果。

public static void main(String[] args) throws IOException {
    CompletableFuture.runAsync(() -> {
        System.out.println("任务A!!");
    }).thenRun(() -> {
        System.out.println("任务B!!");
    });
    System.in.read();
}

thenCombine、thenAcceptBoth、runAfterBoth

比如有任务A，任务B，任务C。任务A和任务B并行执行，等到任务A和任务B全部执行完毕后，再执行任务C。
A+B ------ C
基于前面thenApply，thenAccept，thenRun知道了一般情况三种任务的概念。
thenCombine以及thenAcceptBoth还有runAfterBoth的区别是一样的。

public static void main(String[] args) throws IOException {
    CompletableFuture<Integer> taskC = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        System.out.println("任务A");
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return 78;
    }).thenCombine(CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        System.out.println("任务B");
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return 66;
    }), (resultA, resultB) -> {
        System.out.println("任务C");
        int resultC = resultA + resultB;
        return resultC;
    });

    System.out.println(taskC.join());
    System.in.read();
}

applyToEither、acceptEither、runAfterEither

比如有任务A，任务B，任务C。任务A和任务B并行执行，只要任务A或者任务B执行完毕，开始执行任务C。
A or B ----- C
applyToEither，acceptEither，runAfterEither三个方法拼接任务的方式都是一样的。
区别依然是，可以接收结果并且返回结果，可以接收结果没有返回结果，不接收结果也没返回结果。

public static void main(String[] args) throws IOException {
    CompletableFuture<Integer> taskC = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        System.out.println("任务A");
        return 78;
    }).applyToEither(CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        System.out.println("任务B");
        return 66;
    }), resultFirst -> {
        System.out.println("任务C");
        return resultFirst;
    });
    System.out.println(taskC.join());
    System.in.read();
}

exceptionally、henCompose、handle

exceptionally
这个也是拼接任务的方式，但是只有前面业务执行时出现异常了，才会执行当前方法来处理。
只有异常出现时，CompletableFuture的编排任务没有处理完时，才会触发。
thenCompose，handle
这两个也是异常处理的套路，可以根据方法描述发现，他的功能方向比exceptionally要更加丰富。
thenCompose可以拿到返回结果同时也可以拿到出现的异常信息，但是thenCompose本身是Consumer不能返回结果。无法帮你捕获异常，但是可以拿到异常返回的结果。
handle可以拿到返回结果同时也可以拿到出现的异常信息，并且也可以指定返回托底数据。可以捕获异常的，异常不会抛出去。

public static void main(String[] args) throws IOException {
    CompletableFuture<Integer> taskC = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        System.out.println("任务A");
        // int i = 1 / 0;
        return 78;
    }).applyToEither(CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        System.out.println("任务B");
        return 66;
    }), resultFirst -> {
        System.out.println("任务A");
        return resultFirst;
    }).handle((r, ex) -> {
        System.out.println("handle:" + r);
        System.out.println("handle:" + ex);
        return -1;
    });
    /*
    .exceptionally(ex -> {
        System.out.println("exceptionally:" + ex);
        return -1;
    })*/
    /*
    .whenComplete((r, ex) -> {
        System.out.println("whenComplete:" + r);
        System.out.println("whenComplete:" + ex);
    });
     */
    System.out.println(taskC.join());
    System.in.read();
}

allOf，anyOf

allOf的方式是让内部编写多个CompletableFuture的任务，多个任务都执行完后，才会继续执行你后续拼接的任务。
allOf返回的CompletableFuture是void，没有返回结果。

public static void main(String[] args) throws IOException {
    CompletableFuture.allOf(
            CompletableFuture.runAsync(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("任务A");
            }),
            CompletableFuture.runAsync(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("任务B");
            }),
            CompletableFuture.runAsync(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("任务C");
            })
    ).thenRun(() -> {
        System.out.println("任务D");
    });

    System.in.read();
}

anyOf是基于多个CompletableFuture的任务，只要有一个任务执行完毕就继续执行后续，最先执行完的任务做作为返回结果的入参。

public static void main(String[] args) throws IOException {
    CompletableFuture.anyOf(
            CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("任务A");
                return "A";
            }),
            CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("任务B");
                return "B";
            }),
            CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("任务C");
                return "C";
            })).thenAccept(r -> {
        System.out.println("任务D执行，" + r + "先执行完毕的");
    });
    System.in.read();
}

CompletableFuture源码分析

CompletableFuture的源码内容特别多。不需要把所有源码都看了，更多的是要掌握整个CompletableFuture的源码执行流程，以及任务的执行时机。
从CompletableFuture中比较简单的方法作为分析的入口，从而掌握整体执行的流程。

当前任务执行方式

将任务和CompletableFuture封装到一起，再执行封住好的具体对象的run方法即可。

 // 提交任务到CompletableFuture
public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable) {
    // asyncPool:执行任务的线程池
	// runnable:具体任务。
    return asyncRunStage(asyncPool, runnable);
}

// 内部执行的方法
static CompletableFuture<Void> asyncRunStage(Executor e, Runnable f) {
    // 对任务做非空校验
    if (f == null) throw new NullPointerException();
    // 直接构建了CompletableFuture的对象，作为最后的返回结果
    CompletableFuture<Void> d = new CompletableFuture<Void>();
    // 将任务和CompletableFuture对象封装为了AsyncRun的对象
	// 将封装好的任务交给了线程池去执行
    e.execute(new AsyncRun(d, f));
    // 返回构建好的CompletableFuture
    return d;
}

// 封装任务的AsyncRun类信息
static final class AsyncRun extends ForkJoinTask<Void>
        implements Runnable, AsynchronousCompletionTask {
    // 声明存储CompletableFuture对象以及任务的成员变量
    CompletableFuture<Void> dep;
    Runnable fn;
    // 将传入的属性赋值给成员变量
    AsyncRun(CompletableFuture<Void> dep, Runnable fn) {
        this.dep = dep; this.fn = fn;
    }

    public final Void getRawResult() { return null; }
    public final void setRawResult(Void v) {}
    public final boolean exec() { run(); return true; }

	// 当前对象作为任务提交给线程池之后，必然会执行当前方法
    public void run() {
        // 声明局部变量
        CompletableFuture<Void> d; Runnable f;
        // 将成员变量赋值给局部变量，并且做非空判断
        if ((d = dep) != null && (f = fn) != null) {
            // help GC，将成员变量置位null，只要当前任务结束后，成员变量也拿不到引用。
            dep = null; fn = null;
            // 先确认任务没有执行。
            if (d.result == null) {
                try {
                    // 直接执行任务
                    f.run();
                    // 当前方法是针对Runnable任务的，不能将结果置位null 
                    // 要给没有返回结果的Runnable做一个返回结果
                    d.completeNull();
                } catch (Throwable ex) {
                    // 异常结束!
                    d.completeThrowable(ex);
                }
            }
            d.postComplete();
        }
    }
}

任务编排的存储&执行方式

首先如果要在前继任务处理后，执行后置任务的话。
有两种情况：

• 前继任务如果没有执行完毕，后置任务需要先放在stack栈结构中存储。
• 前继任务已经执行完毕了，后置任务就应该直接执行，不需要在往stack中存储了。

如果单独采用thenRun在一个任务后面指定多个后继任务，CompletableFuture无法保证具体的执行顺序，而影响执行顺序的是前继任务的执行时间，以及后置任务编排的时机。

任务编排流程

// 编排任务，前继任务搞定，后继任务再执行
public CompletableFuture<Void> thenRun(Runnable action) {
    // 执行了内部的uniRunStage方法， 
    // null:线程池，现在没给。
	// action:具体要执行的任务
    return uniRunStage(null, action);
}

// 内部编排任务方法
private CompletableFuture<Void> uniRunStage(Executor e, Runnable f) {
    // 后继任务不能为null，健壮性判断
    if (f == null) throw new NullPointerException();
    // 创建CompletableFuture对象d，与后继任务f绑定
    CompletableFuture<Void> d = new CompletableFuture<Void>();
    // 如果线程池不为null，代表异步执行，将任务压栈
	// 如果线程池是null，先基于uniRun尝试下，看任务能否执行
    if (e != null || !d.uniRun(this, f, null)) {
        // 如果传了线程池，这边需要走一下具体逻辑 
        // e:线程池
		// d:后继任务的CompletableFuture
		// this:前继任务的CompletableFuture
		// f:后继任务
        UniRun<T> c = new UniRun<T>(e, d, this, f);
        // 将封装好的任务，push到stack栈结构
		// 只要前继任务没结束，这边就可以正常的将任务推到栈结构中
		// 放入栈中可能会失败
        push(c);
        // 无论压栈成功与否，都要尝试执行以下。
        c.tryFire(SYNC);
    }
    // 无论任务执行完毕与否，都要返回后继任务的CompletableFuture
    return d;
}

查看后置任务执行时机

任务在编排到前继任务时，因为前继任务已经结束了，这边后置任务会主动的执行。

// 后置任务无论压栈成功与否，都需要执行tryFire方法
static final class UniRun<T> extends UniCompletion<T,Void> {
    Runnable fn;
    // executor:线程池
	// dep:后置任务的CompletableFuture
	// src:前继任务的CompletableFuture
	// fn:具体的任务
    UniRun(Executor executor, CompletableFuture<Void> dep,
           CompletableFuture<T> src, Runnable fn) {
        super(executor, dep, src); this.fn = fn;
    }
    final CompletableFuture<Void> tryFire(int mode) {
        // 声明局部变量
        CompletableFuture<Void> d; CompletableFuture<T> a;
        // 赋值局部变量
		// (d = dep) == null:赋值加健壮性校验
        if ((d = dep) == null ||
            // 调用uniRun。
			// a:前继任务的CompletableFuture
			// fn:后置任务
			// 第三个参数:传入的是this，是UniRun对象
            !d.uniRun(a = src, fn, mode > 0 ? null : this))
            // 进到这，说明前继任务没结束，等!
            return null;
        dep = null; src = null; fn = null;
        return d.postFire(a, mode);
    }
}

// 是否要主动执行任务
final boolean uniRun(CompletableFuture<?> a, Runnable f, UniRun<?> c) {
    // 方法要么正常结束，要么异常结束
    Object r; Throwable x;
    // a == null:健壮性校验
	// (r = a.result) == null:判断前继任务结束了么? 
	// f == null:健壮性校验
    if (a == null || (r = a.result) == null || f == null)
        // 到这代表任务没结束。
        return false;
    // 后置任务执行了没? == null，代表没执行
    if (result == null) {
        // 如果前继任务的结果是异常结束。如果前继异常结束，直接告辞，封装异常结果
        if (r instanceof AltResult && (x = ((AltResult)r).ex) != null)
            completeThrowable(x, r);
        else
            // 到这，前继任务正常结束，后置任务正常执行
            try {
                // 如果基于tryFire(SYNC)进来，这里的C不为null，执行c.claim 
                // 如果是因为没有传递executor，c就是null，不会执行c.claim
                if (c != null && !c.claim())
                    // 如果返回false，任务异步执行了，直接return false
                    return false;
                // 如果claim没有基于线程池运行任务，那这里就是同步执行
				// 直接f.run了。
                f.run();
                // 封装Null结果
                completeNull();
            } catch (Throwable ex) {
                // 封装异常结果
                completeThrowable(ex);
            }
    }
    return true;
}

// 异步的线程池处理任务
final boolean claim() {
    Executor e = executor;
    if (compareAndSetForkJoinTaskTag((short)0, (short)1)) {
        // 只要有线程池对象，不为null
        if (e == null)
            return true;
        executor = null; // disable
        // 基于线程池的execute去执行任务
        e.execute(this);
    }
    return false;
}

前继任务执行完毕后，基于嵌套的方式执行后置。

// A:嵌套了B+C， B:嵌套了D+E
// 前继任务搞定，遍历stack执行后置任务
// A任务处理完，解决嵌套的B和C
final void postComplete() {
    // f:前继任务的CompletableFuture
	// h:存储后置任务的栈结构
    CompletableFuture<?> f = this; Completion h;
    // (h = f.stack) != null:赋值加健壮性判断，要确保栈中有数据
    while ((h = f.stack) != null ||
           // 循环一次后，对后续节点的赋值以及健壮性判断，要确保栈中有数据
           (f != this && (h = (f = this).stack) != null)) {
        // t:当前栈中任务的后续任务
        CompletableFuture<?> d; Completion t;
        // 拿到之前的栈顶h后，将栈顶换数据
        if (f.casStack(h, t = h.next)) {
            if (t != null) {
                if (f != this) {
                    pushStack(h);
                    continue;
                }
                h.next = null;    // detach
            }
            // 执行tryFire方法，
            f = (d = h.tryFire(NESTED)) == null ? this : d;
        }
    }
}

// 回来了 NESTED == -1
final CompletableFuture<V> tryFire(int mode) {
    CompletableFuture<V> d; CompletableFuture<T> a;
    if ((d = dep) == null ||
        !d.uniHandle(a = src, fn, mode > 0 ? null : this))
        return null;
    dep = null; src = null; fn = null;
    // 内部会执行postComplete，运行B内部嵌套的D和E
    return d.postFire(a, mode);
}

CompletableFuture执行流程图