CompletableFuture是Java 8提供的一种基于Future的异步编程的实现。它不仅可以代表异步计算的结果，还能够定义它完成之后的回调函数。它的实现在java.util.concurrent.CompletableFuture的包内。

与Future相比，CompletableFuture的优势在于：可以直接对多个任务进行链式、组合等处理，而不需要借助并发工具类；实现了对任务编排的能力，可以轻松地组织不同任务的运行顺序、规则以及方式。

CompletableFuture的特点主要包括异步执行、链式操作和灵活性强。异步执行：CompletableFuture允许任务在后台线程中异步执行，不会阻塞主线程，提高了应用程序的响应性和性能；链式操作：CompletableFuture支持链式操作，可以方便地处理任务的依赖关系和结果转换；灵活性强：相比于传统的Future接口，CompletableFuture更加灵活和强大，提供了丰富的方法来处理异步操作和多个任务的结果。

CompletableFuture的应用场景主要包括异步编程、任务组合和并发编程。在需要执行耗时操作的情况下，使用CompletableFuture可以实现异步执行，避免阻塞主线程，提高程序的响应性和性能；可以将多个异步任务组合在一起，按照指定的顺序和逻辑执行，实现任务的依赖关系和结果转换；在多线程环境下，CompletableFuture可以方便地处理多个任务的结果，避免线程间的竞争和同步问题，提高并发编程的效率和可靠性。

CompletableFuture的优点主要包括简洁易用、支持异步编程、任务组合和并发编程等。它提供了一种简洁的方式来处理异步计算和任务组合，使得异步编程更加容易和高效。然而，在使用过程中也需要注意一些问题 。

CompletableFuture是Java 8中引入的一种新的异步编程模型，它是Java中的Future接口的扩展。与Future相比，CompletableFuture提供了更多的功能和更好的灵活性。CompletableFuture可以更好地处理复杂的异步操作，例如多个任务的组合、异常处理等。

CompletableFuture的主要缺点包括：无法对多个任务进行链式调用、无法组合多个任务、没有异常处理等。

Future和CompletableFuture都是Java中用于处理异步任务的工具，但是它们之间有一些区别。Future只能用于获取异步计算的结果，而CompletableFuture除了能获取异步计算的结果外，还可以用于组合多个异步任务，处理异常情况，以及在任务完成时执行回调函数等 。

Future的get方法是阻塞的，如果异步计算没有完成，它会一直等待直到计算完成。而CompletableFuture的get方法也是阻塞的，但是它可以设置超时时间，如果在指定的时间内计算没有完成，它会抛出TimeoutException异常 。

此外，Future不提供一种直接的方式来添加回调函数，处理操作完成后的结果或异常。这使得在异步操作完成后，无法直接进行特定的处理。而CompletableFuture提供了一种方便的方式来处理异步任务的结果和异常。

Future和CompletableFuture的异常处理区别：

Future的异常处理相对麻烦，需要在任务执行时捕获异常，然后将异常封装到Future对象中返回。而CompletableFuture的异常处理则相对简单，可以使用exceptionally方法或handle方法来处理异常情况。

Future与CompletableFuture的任务组合区别：

Future不支持组合多个异步任务，需要使用ExecutorService的submit方法来提交多个任务，并使用Future对象来获取每个任务的结果。而CompletableFuture支持组合多个异步任务，可以使用thenCompose、thenCombine、thenAcceptBoth等方法来组合多个任务。

CompletableFuture与Future的关联关系：

CompletableFuture和Future之间存在关联关系，因为CompletableFuture实现了Future接口。这意味着CompletableFuture可以作为Future使用，同时它还提供了更多功能，如链式操作、异常处理和组合任务等。

CompletableFuture内部实现：

CompletableFuture在内部使用了一个子线程来执行任务，并且提供了异步计算的结果。当异步计算完成时，CompletableFuture会自动将结果设置为已完成状态，并且可以通过get方法获取结果。

与Future相比，CompletableFuture提供了更多的功能和灵活性。它支持链式操作，可以将多个异步任务组合在一起，并且可以在任务完成后执行特定的回调函数。此外，CompletableFuture还提供了异常处理机制，可以捕获和处理任务执行过程中抛出的异常。

因此，CompletableFuture是Future的扩展和增强，它提供了更多的功能和灵活性，适用于需要处理异步计算和组合多个任务的场景。

示例代码：

```java

// 使用CompletableFuture创建一个异步任务

CompletableFuture future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello, World!");

// 获取异步计算的结果并打印

try {

String result = future.get();

System.out.println(result);

} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {

e.printStackTrace();

}

```

以下是一个使用Java Future的示例：

```java

import java.util.concurrent.*;

public class FutureExample {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {

ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();

Future future = executor.submit(() -> "Hello, World!");

String result = future.get(); // 阻塞当前线程，直到异步计算完成并返回结果

System.out.println(result);

executor.shutdown(); // 关闭ExecutorService以释放资源

}

}

```

在项目中使用CompletableFuture,可以按照以下步骤进行：

1. 导入CompletableFuture类：首先，需要在项目中导入CompletableFuture类，以便使用其功能。

2. 创建异步任务：使用CompletableFuture的静态方法supplyAsync或runAsync来创建异步任务。supplyAsync方法接受一个Supplier接口的实现类作为参数，用于定义异步任务的逻辑。runAsync方法接受一个Runnable接口的实现类作为参数，用于定义异步任务的逻辑。

3. 链式操作：使用CompletableFuture的thenApply、thenAccept、thenRun等方法来链式操作异步任务。这些方法接受一个Function、Consumer或Runnable接口的实现类作为参数，用于定义链式操作的逻辑。

4. 异常处理：使用CompletableFuture的exceptionally方法来处理异步任务中抛出的异常。exceptionally方法接受一个Function接口的实现类作为参数，用于定义异常处理的逻辑。

5. 获取结果：使用CompletableFuture的get方法来获取异步计算的结果。get方法会阻塞当前线程，直到异步计算完成并返回结果。

以下是一个简单的示例代码，演示了如何在项目中使用CompletableFuture:

```java

import java.util.concurrent.*;

public class CompletableFutureExample {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {

ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();

CompletableFuture future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello, World!");

String result = future.get(); // 阻塞当前线程，直到异步计算完成并返回结果

System.out.println(result);

executor.shutdown(); // 关闭ExecutorService以释放资源

}

}

```

以下是重构后的内容：

首先，我们使用CompletableFuture的supplyAsync方法创建了一个异步任务。该任务会返回一个字符串"Hello, World!"。然后，我们使用thenApply方法对结果进行链式操作，将结果转换为大写字母。接着，我们使用thenAccept方法对结果进行链式操作，将结果输出到控制台。最后，我们使用get方法获取异步计算的结果(如果需要)。

```java

// 创建异步任务并返回 "Hello, World!" 字符串

CompletableFuture future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello, World!");

// 对结果进行链式操作，将其转换为大写字母

CompletableFuture upperCaseFuture = future.thenApply(s -> s.toUpperCase());

// 将结果输出到控制台

upperCaseFuture.thenAccept(System.out::println);

// 获取异步计算的结果(如果需要)

upperCaseFuture.get();

```

以上代码演示了如何使用CompletableFuture的supplyAsync方法创建异步任务，并通过thenApply和thenAccept方法对结果进行链式操作。如果需要获取异步计算的结果，可以使用get方法来阻塞等待。