秋招Java后端开发冲刺——并发篇2（ThreadLocal、Future接口）

本文对ThreadLocal类和Future接口进行了总结概括，包括ThreadLocal类的原理、内存泄露等问题，和Future接口的使用等问题。

一、ThreadLocal

1. 介绍

ThreadLocal（线程局部变量）是Java中的一个类，线程通过维护一个本地变量副本，从而保证对该变量的访问不受其他线程的影响。
2. 实现原理

每个线程中都有一个ThreadLocalMap 类型的threadLocals 变量和一个 inheritableThreadLocals 变量
ThreadLocalMap是ThreadLocal的静态内部类，存储的是以ThreadLocal实例为 key ，Object 对象为 value 的键值对
当调用ThreadLocal类实例的get和set方法修改变量值的时候实际上调用的是ThreadLocalMap类的get和set方法，数据实际存储在ThreadLocalMap中
源码

① get方法

bash 复制代码

public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T) e.value;
            return result;
        }
    }
    return setInitialValue();
}

② set方法

bash 复制代码

public void set(T value) {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        map.set(this, value);
    } else {
        createMap(t, value);
    }
}

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    return t.threadLocals;
}

void createMap(Thread t, T firstValue) {
    t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

3. 内存泄漏问题

（1）虚引用、弱引用、软引用和强引用

虚引用：主要用于在对象被回收时，进行一些后续处理工作；必须和引用队列（ReferenceQueue）联合使用
弱引用：主要用于实现规范化映射；当垃圾收集器运行时，无论内存是否充足都会回收这些对象
软引用：要用于实现内存敏感的缓存；在垃圾收集器判断内存不足时，会回收这些对象
强引用：当一个对象被强引用时，垃圾收集器不会回收该对象，即使内存不足也不会回收。通过new对象实例可以创建。

（2）ThreaLocal内存泄露是因为ThreadLocalMap 中的 key 为 ThreadLocal 的弱引用 ，而 value 是强引用 ，因此当垃圾回收时会回收ThreadLocal对象实例，而与之对应的value不会被回收，之后该value也不能再使用，由此导致内存泄露。
注：使用ThreadLocal时一定要手动调用remove()方法

二、 Future接口

1. 介绍

Future 接口提供了一种处理异步计算结果的机制，通过使用 Future 和其实现类FutureTask ，可以方便地处理并发编程中的异步任务管理。
2. 常用方法

方法	描述
`boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning)`	尝试取消任务的执行。如果任务已完成或已被取消，返回 `false`。`mayInterruptIfRunning` 指示是否应该中断正在执行的任务。
`boolean isCancelled()`	如果任务在完成前被取消，则返回 `true`。
`boolean isDone()`	如果任务已完成（无论是正常完成、异常终止还是取消），返回 `true`。
`V get() throws InterruptedException, ExecutionException`	等待任务完成并获取结果。如果任务执行过程中抛出异常，则抛出 `ExecutionException`。若当前线程被中断，抛出 `InterruptedException`。
`V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException`	在指定时间内等待任务完成并获取结果。如果在指定时间内任务没有完成，抛出 `TimeoutException`。若任务执行过程中抛出异常，抛出 `ExecutionException`。若当前线程被中断，抛出 `InterruptedException`。

3. CompletableFuture 和Future之间的区别与联系

特性	Future	CompletableFuture
接口/类	接口	类（实现了 Future 和 CompletionStage 接口）
异步任务	不能直接表示异步任务，只能表示异步任务的结果	可以直接表示异步任务并提供丰富的异步编程支持
任务完成通知	只能通过阻塞的 `get` 方法或轮询 `isDone` 方法检查任务是否完成	提供 `thenApply`, `thenAccept`, `thenRun` 等方法来注册回调函数，在任务完成时自动执行
手动完成	不支持手动完成任务	提供 `complete`, `completeExceptionally` 等方法手动完成任务
组合多个任务	不支持直接组合多个任务	提供 `allOf`, `anyOf` 等方法来组合多个任务
异常处理	只能通过捕获 `ExecutionException` 进行异常处理	提供 `exceptionally`, `handle`, `whenComplete` 等方法进行异常处理
非阻塞获取结果	不支持非阻塞地获取结果	提供 `join`, `getNow`, `orTimeout`, `completeOnTimeout` 等方法非阻塞地获取结果或处理超时
支持流式 API	不支持流式 API	支持流式 API，允许通过链式调用编写更简洁和可读的异步代码