課程

如何使用 CompletableFuture 並行處理任務並合併結果：透過 thenCombine/ thenCombineAsync 合併兩個結果，使用 allOf 等待一組任務完成，透過 anyOf 對最先返回的結果做出反應。會講解方法簽名、結合 supplyAsync 的實用範例、非阻塞處理（ thenAccept、 thenRun），以及錯誤與其處理的細節（ exceptionally、 handle、 whenComplete）。最後 — 精簡的比較表。

如何在 CompletableFuture 鏈中安全地捕捉與處理例外：拆解 exceptionally（發生錯誤時的備用值）、 handle（同時處理成功/失敗的通用處理器）與 whenComplete（不改變結果的副作用動作）的角色。也會說明為什麼直接呼叫 get()/ join() 會把原因包裝成 ExecutionException/ CompletionException，如何組合各階段（ thenApply、 thenAccept），以及應避免哪些常見錯誤。

如何用「 CompletableFuture」中的 thenCompose 正確地串接非同步步驟，以及什麼時候只用 thenApply 就足夠；如何與為什麼要透過 ExecutorService 連接自有的執行緒池（而非 ForkJoinPool.commonPool()）；如何用 orTimeout 與 completeOnTimeout 保護鏈條避免「無限等待」。最後——提供一個包含自訂 Executor、 thenCompose 與逾時的實作範例，並附上常見錯誤與其解法。

在本講中，我們將講解 Java NIO.2 的非同步輸入/輸出（AIO）：它與同步 IO 的差異、如何使用 AsynchronousFileChannel、如何透過 Future 與 CompletionHandler 執行讀/寫操作，以及選擇 ExecutorService 執行緒池會帶來的影響。實作上，我們會示範如何透過 open 開啟通道、使用 read/ write 方法、理解互動流程，以及常見錯誤。

如何在 Java 中處理 NIO2 非同步操作的完成：透過 Future 的「承諾」與透過 CompletionHandler 的回呼。我們會解析 read/ write 在 AsynchronousFileChannel 上的簽名、透過 get() 以阻塞方式取得結果與查詢 isDone()，以及在 completed()/ failed() 中的非阻塞處理。並展示讀寫的實用範例與兩種做法的簡要比較。

在 Java 中實作非同步 I/O：透過 AsynchronousFileChannel 將大型文字檔按區塊讀入 ByteBuffer，並使用 CharsetDecoder 將位元組正確轉換為字元；同時以非同步方式寫回資料（使用 Future 或 CompletionHandler）。我們會說明多位元組字元在區塊邊界「斷裂」的問題（例如， "UTF-8"）、即時統計行數、編碼的選擇，以及使用緩衝區與通道時的常見錯誤。

如何在 Java 的非同步輸入/輸出中正確攔截並處理錯誤：使用帶有 completed/ failed 方法的回呼 CompletionHandler、記錄與通知。說明透過 Future 與 cancel( boolean) 進行取消、對 get() 與 CancellationException 的影響，以及實務建議： try-with-resources、使用 CountDownLatch/ CompletableFuture 進行同步，以及資源釋放。

針對 Java NIO 中的非同步檔案 I/O，實作層面的坑點剖析：正確管理緩衝區 ByteBuffer（ position/ limit 屬性，呼叫 flip()、 clear()、 compact()）、使用 AsynchronousFileChannel 進行平行操作時的競態、資源關閉（ channel.close()、 try-with-resources）、在 CompletionHandler 中的錯誤處理（ failed(...) 方法）、透過 Future<Integer> 管理作業生命週期並以 CountDownLatch 進行同步、透過 CharsetDecoder 正確處理編碼，以及選擇合適的執行緒池 ExecutorService。

我們來拆解平台執行緒與虛擬執行緒的不同：模型「 Platform Thread → OS」為何沉重；虛擬執行緒（ Virtual Thread）在 carrier threads 之上帶來了什麼改變；以及它如何在不落入反應式「麵條式程式碼」的情況下提供可伸縮性。接著以 Thread.ofVirtual() 做實作練習，對比 I/O‑bound 與 CPU‑bound 任務的行為，談相容性（像是 InputStream.read、 Socket.accept 這類阻塞呼叫）與常見誤區（舊式同步機制、期待「魔法般加速」）。

Java 21 的虛擬執行緒實作實務：它們與平台執行緒有何不同、如何透過 Thread.startVirtualThread(...) 與 Thread.ofVirtual().start(...) 啟動、何時仍適合使用 new Thread(...) 或 Thread.ofPlatform()，以及如何利用 Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor() 大量執行任務。還會說明透過 join() 等待完成、使用 Future 與 ExecutionException 處理錯誤，以及在使用 Virtual Threads 時的常見陷阱。

實務比較平台執行緒 Thread 與 Java 21 的虛擬執行緒：說明 JVM 如何透過「 載體執行緒」（carrier threads）以最小記憶體執行數十萬個任務、虛擬執行緒在哪裡表現出色（I/O‑bound）、在哪裡無效（CPU‑bound）。解析限制（ synchronized、原生鎖）、最佳實務（ Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()）、透過 JVisualVM 與 Java Flight Recorder 進行監控，以及遷移到 Virtual Threads 時的常見錯誤。

說明如何使用 Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()（Java 21）在每個虛擬執行緒中執行一個任務、它與傳統執行緒池（ newFixedThreadPool、 newCachedThreadPool）有哪些不同、如何正確透過 shutdown() 與 awaitTermination(...) 收尾、如何透過 Future 取得任務結果，以及虛擬執行緒在哪些場景能帶來最大效益（大量 I/O、Web 伺服器、壓力測試）。最後——常見錯誤與注意事項。