如何正确等待 CompletableFuture 异步任务全部完成

本文详解如何使用 `completablefuture.allof()` 正确等待多个 `@async` 方法执行完毕，避免无效轮询和资源浪费，并提供简洁、线程安全的替代方案。

在 Spring 应用中，当调用带有 @Async 注解的方法（如 processor.processFiles()）时，该方法会在独立线程中异步执行，返回类型为 void，因此无法直接获取结果或状态。此时若想同步等待所有任务完成，错误做法是采用忙等待（busy-waiting）循环检测 isDone() —— 这不仅消耗 CPU、阻塞主线程，还因 CompletableFuture 实例未被统一协调而无法可靠判断整体完成状态。

正确的做法是：将每个异步任务封装为 CompletableFuture，再通过 CompletableFuture.allOf() 合并为一个可等待的聚合 Future。例如：

List> futures = files.stream()
    .map(file -> CompletableFuture.runAsync(() -> processor.processFiles()))
    .collect(Collectors.toList());

// 等待所有任务完成（阻塞当前线程，直到全部结束）
CompletableFuture.allOf(futures.toArray(new CompletableFuture[0]))
    .join(); // 推荐使用 join()（不抛受检异常）或 get()（需 try-catch InterruptedException/ExecutionException）

✅ allOf() 返回的是 CompletableFuture，它仅表示“所有子任务均已结束”，不携带各任务的结果；若需收集返回值，应改用 CompletableFuture.allOf(...).thenApply(...) 链式组合，或使用 Collectors.collectingAndThen + CompletableFuture.allOf 配合 future.join() 提取结果。

更简洁的写法（一步到位，无需中间列表）：

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CompletableFuture allDone = files.stream()
    .map(file -> CompletableFuture.runAsync(() -> processor.processFiles()))
    .collect(Collectors.collectingAndThen(
        Collectors.toList(),
        list -> CompletableFuture.allOf(list.toArray(new CompletableFuture[0]))
    ));

allDone.join(); // 安全阻塞，等待全部完成

⚠️ 注意事项：

• 不要重复创建 ArrayList 并在循环内 add() —— 这属于副作用操作，违背函数式编程原则，且易引发并发问题；
• 避免 while(true) + Thread.sleep() 轮询：既低效又难以精确控制超时与中断；
• 若 processor.processFiles() 本身已支持批量处理（如接收 List），优先重构为单次调用，比逐个提交更高效；
• 确保 @Async 方法所在类已被 Spring 扫描管理，且配置了 @EnableAsync 和线程池（否则 @Async 将退化为同步执行）；
• 生产环境建议添加超时控制：allDone.orTimeout(30, TimeUnit.SECONDS).join()，防止某任务长期挂起导致整体阻塞。

最后，若业务逻辑允许且无状态依赖，也可考虑 files.parallelStream().forEach(...) —— 但需注意：parallelStream 使用的是公共 ForkJoinPool，不适合长耗时 I/O 任务，且无法统一异常处理与超时控制，推荐仅用于计算密集型短任务；对于 @Async 场景，CompletableFuture.allOf() 始终是更可控、更符合异步编程范式的标准解法。