课时

如何使用 CompletableFuture 并行执行任务并合并结果：通过 thenCombine/ thenCombineAsync 合并两个结果，通过 allOf 等待一组任务，通过 anyOf 响应最快的结果。我们会讲解方法签名、结合 supplyAsync 的实用示例、非阻塞处理（ thenAccept、 thenRun），以及异常细节与其处理方式（ exceptionally、 handle、 whenComplete）。最后——一张精炼的对比表。

如何在 CompletableFuture 链中安全地捕获并处理异常：解析 exceptionally（出错时返回备用值）、 handle（成功/失败的通用处理器）和 whenComplete（只做副作用，不改结果）的角色。讨论为何直接调用 get()/ join() 会把根因包装为 ExecutionException/ CompletionException，如何组合各阶段（ thenApply、 thenAccept），以及要避免的常见错误。

如何用 thenCompose 在 CompletableFuture 中正确“拼接”异步步骤，以及何时只用 thenApply 就足够；为何以及如何通过 ExecutorService 接入自有线程池（而不是 ForkJoinPool.commonPool()）；如何用 orTimeout 和 completeOnTimeout 保护链路不至于“永远等待”。最后 — 实战示例：自定义 Executor、 thenCompose 与超时处理，以及常见错误与其解决方案。

本讲解我们拆解 Java NIO.2 中的异步输入/输出（AIO）：它与同步 IO 有何不同，如何使用 AsynchronousFileChannel，通过 Future 和 CompletionHandler 发起读/写操作，以及选择线程池 ExecutorService 的影响。实操部分将演示通过 open 打开通道、read/write 方法、交互流程以及常见错误。

如何在 Java 中处理 NIO2 异步操作的完成：通过 Future 的“承诺”和通过 CompletionHandler 的回调。我们将拆解 read/ write 在 AsynchronousFileChannel 上的签名、通过 get() 阻塞式获取结果与使用 isDone() 轮询，以及在 completed()/ failed() 中的非阻塞处理。还会展示读/写的实用示例，并对两种方式做简要对比。

在 Java 中练习异步 I/O：通过 AsynchronousFileChannel 将大型文本文件按块读取到 ByteBuffer 中，使用 CharsetDecoder 将字节正确转换为字符，异步写回数据（通过 Future 或 CompletionHandler）。讨论多字节字符的“断裂”问题（例如 "UTF-8"）、行数的即时统计、编码选择，以及在处理缓冲区和通道时的常见错误。

如何在 Java 的异步输入/输出中正确捕获并处理错误：回调 CompletionHandler 的 completed/ failed 方法、日志记录与通知。解析通过 Future 和 cancel( boolean) 取消操作，对 get() 与 CancellationException 的影响，以及一些实践建议： try-with-resources、使用 CountDownLatch/ CompletableFuture 进行同步与资源释放。

面向 Java NIO 异步文件 I/O 的实战坑点解析：正确管理缓冲区 ByteBuffer（position/limit 属性，调用 flip()、clear()、compact()）、使用 AsynchronousFileChannel 并行操作时的竞态、资源关闭（channel.close()、try-with-resources）、在 CompletionHandler 中的错误处理（方法 failed(...)）、通过 Future<Integer> 管理操作生命周期并使用 CountDownLatch 进行同步、通过 CharsetDecoder 正确处理编码，以及选择合适的线程池 ExecutorService。

我们来梳理平台线程与虚拟线程的差异：模型“ Platform Thread → OS”如何工作以及为何沉重；在 carrier threads 之上使用虚拟线程（ Virtual Thread）会带来什么变化；以及如何在不写反应式“面条代码”的情况下实现可扩展性。我们会动手实践 Thread.ofVirtual()，比较 I/O‑bound 与 CPU‑bound 任务的行为，讨论兼容性（例如 InputStream.read、 Socket.accept 等阻塞调用）以及常见错误（老式同步、期待“魔法般加速”）。

Java 21 虚拟线程的实战：它们与平台线程有何不同，如何通过 Thread.startVirtualThread(...) 和 Thread.ofVirtual().start(...) 启动；何时依然适合使用 new Thread(...) 或 Thread.ofPlatform()；以及如何借助 Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor() 批量执行任务。还将讲解如何通过 join() 等待完成、用 Future 和 ExecutionException 处理错误，以及使用虚拟线程（Virtual Threads）时的常见错误。

对平台线程 Thread 与 Java 21 虚拟线程的实战对比：JVM 如何借助“ 载体线程”（carrier threads）以极小内存执行数十万任务；虚拟线程在哪些场景大放异彩（I/O-bound），又在哪些场景不适用（CPU-bound）。解析限制（ synchronized、本机阻塞），最佳实践（ Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()），通过 JVisualVM 和 Java Flight Recorder 进行监控，以及迁移到 Virtual Threads 时的常见错误。

解析如何使用 Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()（Java 21）在每个虚拟线程中运行一个任务，它与经典线程池（ newFixedThreadPool、 newCachedThreadPool）有何不同，如何通过 shutdown() 和 awaitTermination(...) 正确结束，如何通过 Future 获取任务结果，以及虚拟线程在哪些场景中收益最大（大量 I/O、Web 服务器、压力测试）。最后——常见错误与细节。