ThreadLocal作用以及內(nèi)存泄漏

一. ThreadLocal作用

  1. 存儲單個線程上下文信息
  2. 使變量線程安全
  3. 減少參數(shù)傳遞

二. ThreadLocal實現(xiàn)原理

ThreadLocal實現(xiàn)原理.png

ThreadLocal的實現(xiàn)是這樣的:每個Thread 維護一個 ThreadLocalMap 映射表,這個映射表的 key是 ThreadLocal 實例本身,value 是真正需要存儲的 Object。
也就是說 ThreadLocal 本身并不存儲值,它只是作為一個 key 來讓線程從 ThreadLocalMap 獲取 value。值得注意的是圖中的虛線,表示 ThreadLocalMap 是使用 ThreadLocal 的弱引用作為 Key的,弱引用的對象在 GC 時會被回收。

ThreadLocalMap.png
ThreadLocal的set方法.png

三. ThreadLocal為什么會內(nèi)存泄漏

ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作為key,如果一個ThreadLocal沒有外部強引用來引用它,那么系統(tǒng) GC 的時候,這個ThreadLocal勢必會被回收,這樣一來,ThreadLocalMap中就會出現(xiàn)key為null的Entry,就沒有辦法訪問這些key為null的Entry的value,如果當(dāng)前線程再遲遲不結(jié)束的話,這些key為null的Entry的value就會一直存在一條強引用鏈:Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value永遠(yuǎn)無法回收,造成內(nèi)存泄漏。

其實,ThreadLocalMap的設(shè)計中已經(jīng)考慮到這種情況,也加上了一些防護措施:在ThreadLocal的get(),set(),remove()的時候都會清除線程ThreadLocalMap里所有key為null的value。

但是這些被動的預(yù)防措施并不能保證不會內(nèi)存泄漏:

  • 使用static的ThreadLocal,延長了ThreadLocal的生命周期,可能導(dǎo)致的內(nèi)存泄漏(參考ThreadLocal 內(nèi)存泄露的實例分析)。
  • 分配使用了ThreadLocal又不再調(diào)用get(),set(),remove()方法,那么就會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。

四. ThreadLocal為什么會使用弱引用

從表面上看內(nèi)存泄漏的根源在于使用了弱引用。為什么使用弱引用而不是強引用?
我們先來看看官方文檔的說法:

To help deal with very large and long-lived usages, the hash table entries use WeakReferences for keys.
為了應(yīng)對非常大和長時間的用途,哈希表使用弱引用的 key。

下面我們分兩種情況討論:

  • key 使用強引用:引用的ThreadLocal的對象被回收了,但是ThreadLocalMap還持有ThreadLocal的強引用,如果沒有手動刪除,ThreadLocal不會被回收,導(dǎo)致Entry內(nèi)存泄漏。
  • key 使用弱引用:引用的ThreadLocal的對象被回收了,由于ThreadLocalMap持有ThreadLocal的弱引用,即使沒有手動刪除,ThreadLocal也會被回收。value在下一次ThreadLocalMap調(diào)用set,get,remove的時候會被清除。

比較兩種情況,我們可以發(fā)現(xiàn):由于ThreadLocalMap的生命周期跟Thread一樣長,如果都沒有手動刪除對應(yīng)key,都會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏,但是使用弱引用可以多一層保障:弱引用ThreadLocal不會內(nèi)存泄漏,對應(yīng)的value在下一次ThreadLocalMap調(diào)用set,get,remove的時候會被清除。
因此,ThreadLocal內(nèi)存泄漏的根源是:由于ThreadLocalMap的生命周期跟Thread一樣長,如果沒有手動刪除對應(yīng)key就會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏,而不是因為弱引用。

五. ThreadLocal最佳實踐

每次使用完ThreadLocal,都調(diào)用它的remove()方法,清除數(shù)據(jù)。在使用線程池的情況下,沒有及時清理ThreadLocal,不僅是內(nèi)存泄漏的問題,更嚴(yán)重的是可能導(dǎo)致業(yè)務(wù)邏輯出現(xiàn)問題。所以,使用ThreadLocal就跟加鎖完要解鎖一樣,用完就清理。

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