java ThreadLocal 内存泄漏
ThreadLocal 使某一个变量在每一个线程都存储一个线程私有的值,各个线程对该变量的访问不冲突。
每个线程都有一个ThreadLocalMap 对象,用于存放线程私有的值,ThreadLocal 中存储的值实际是存储在ThreadLocalMap的value 中,而ThreadLocalMap的key就是ThreadLocal对象的一个弱引用。所以threadLocal只是用做map的key来区分不同的变量,变量的值的引用实际是存在map的value中。
static class ThreadLocalMap {
private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;//初始数组大小
private Entry[] table;//每个可以拥有多个ThreadLocal
private int size = 0;
private int threshold;//扩容阀值
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
ThreadLocal的原理:每个Thread内部维护着一个ThreadLocalMap,它是一个Map。这个映射表的Key是一个弱引用,其实就是ThreadLocal本身,Value是真正存的线程变量Object。
也就是说ThreadLocal本身并不真正存储线程的变量值,它只是一个工具,用来维护Thread内部的Map,帮助存和取。注意上图的虚线,它代表一个弱引用类型,而弱引用的生命周期只能存活到下次GC前。
作者:Misout
链接:https://www.jianshu.com/p/a1cd61fa22da
来源:简书
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。
ThreadLocal的内存泄漏问题,我觉得下面两片文章讲的比较好:
https://www.jianshu.com/p/a1cd61fa22da
https://zhuanlan.zhihu.com/p/159139831
弱引用 WeakReference 相关的GC回收规则
当一个对象只被弱引用实例引用(持有)时,这个对象就会被GC回收。
注意
上述规则中,会被GC回收的是弱引用实例引用的对象,而非弱引用实例本身
如果显式地声明了一个变量E e,并使之指向一个对象:e = new E(),这时变量e就是对对象的一个强引用。如果变量e所引用的这个对象同时又被WeakReference的一个实例持有,则由于存在对对象的一个强引用e,对象并不符合上述回收规则,因此对象至少在变量e的作用域范围内都不会被回收。
ThreadLocal为什么会内存泄漏
ThreadLocal在ThreadLocalMap中是以一个弱引用身份被Entry中的Key引用的,因此如果ThreadLocal没有外部强引用来引用它,那么ThreadLocal会在下次JVM垃圾收集时被回收。这个时候就会出现Entry中Key已经被回收,出现一个null Key的情况,外部读取ThreadLocalMap中的元素是无法通过null Key来找到Value的。因此如果当前线程的生命周期很长,一直存在,那么其内部的ThreadLocalMap对象也一直生存下来,这些null key就存在一条强引用链的关系一直存在:Thread --> ThreadLocalMap-->Entry-->Value,这条强引用链会导致Entry不会回收,Value也不会回收,但Entry中的Key却已经被回收的情况,造成内存泄漏。
但是JVM团队已经考虑到这样的情况,并做了一些措施来保证ThreadLocal尽量不会内存泄漏:在ThreadLocal的get()、set()、remove()方法调用的时候会清除掉线程ThreadLocalMap中所有Entry中Key为null的Value,并将整个Entry设置为null,利于下次内存回收。
threadLocal的get()方法底层实现
在调用map.getEntry(this)时,内部会判断key是否为null,继续看map.getEntry(this)源码
在getEntry方法中,如果Entry中的key发现是null,会继续调用getEntryAfterMiss(key, i, e)方法,其内部会做回收必要的设置,
注意k == null这里,继续调用了expungeStaleEntry(i)方法,expunge的意思是擦除,删除的意思,见名知意,在来看expungeStaleEntry方法的内部实现:
private int expungeStaleEntry(int staleSlot) {
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
// expunge entry at staleSlot(意思是,删除value,设置为null便于下次回收)
tab[staleSlot].value = null;
tab[staleSlot] = null;
size--;
// Rehash until we encounter null
Entry e;
int i;
for (i = nextIndex(staleSlot, len);
(e = tab[i]) != null;
i = nextIndex(i, len)) {
ThreadLocal k = e.get();
if (k == null) {
e.value = null;
tab[i] = null;
size--;
} else {
int h = k.threadLocalHashCode & (len - 1);
if (h != i) {
tab[i] = null;
// Unlike Knuth 6.4 Algorithm R, we must scan until
// null because multiple entries could have been stale.
while (tab[h] != null)
h = nextIndex(h, len);
tab[h] = e;
}
}
}
return i;
}
注意这里,将当前Entry删除后,会继续循环往下检查是否有key为null的节点,如果有则一并删除,防止内存泄漏。
但这样也并不能保证ThreadLocal不会发生内存泄漏,例如:
- 使用static的ThreadLocal,延长了ThreadLocal的生命周期,可能导致的内存泄漏。
- 分配使用了ThreadLocal又不再调用get()、set()、remove()方法,那么就会导致内存泄漏。
为什么使用弱引用?
从表面上看,发生内存泄漏,是因为Key使用了弱引用类型。但其实是因为整个Entry的key为null后,没有主动清除value导致。很多文章大多分析ThreadLocal使用了弱引用会导致内存泄漏,但为什么使用弱引用而不是强引用?
官方文档的说法:
To help deal with very large and long-lived usages, the hash table entries use WeakReferences for keys.
为了处理非常大和生命周期非常长的线程,哈希表使用弱引用作为 key。
下面我们分两种情况讨论:
- key 使用强引用:引用的ThreadLocal的对象被回收了,但是ThreadLocalMap还持有ThreadLocal的强引用,如果没有手动删除,ThreadLocal不会被回收,导致Entry内存泄漏。
- key 使用弱引用:引用的ThreadLocal的对象被回收了,由于ThreadLocalMap持有ThreadLocal的弱引用,即使没有手动删除,ThreadLocal也会被回收。value在下一次ThreadLocalMap调用set,get,remove的时候会被清除。
比较两种情况,我们可以发现:由于ThreadLocalMap的生命周期跟Thread一样长,如果都没有手动删除对应key,都会导致内存泄漏,但是使用弱引用可以多一层保障:弱引用ThreadLocal不会内存泄漏,对应的value在下一次ThreadLocalMap调用set,get,remove的时候会被清除。
因此,ThreadLocal内存泄漏的根源是:由于ThreadLocalMap的生命周期跟Thread一样长,如果没有手动删除对应key的value就会导致内存泄漏,而不是因为弱引用。
综合上面的分析,我们可以理解ThreadLocal内存泄漏的前因后果,那么怎么避免内存泄漏呢?
- 每次使用完ThreadLocal,都调用它的remove()方法,清除数据。
在使用线程池的情况下,没有及时清理ThreadLocal,不仅是内存泄漏的问题,更严重的是可能导致业务逻辑出现问题。所以,使用ThreadLocal就跟加锁完要解锁一样,用完就清理。
ThreadLocal 内存泄漏的原因
从上图中可以看出,hreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作为key,如果一个ThreadLocal不存在外部强引用时,Key(ThreadLocal)势必会被GC回收,这样就会导致ThreadLocalMap中key为null, 而value还存在着强引用,只有thead线程退出以后,value的强引用链条才会断掉。
但如果当前线程再迟迟不结束的话,这些key为null的Entry的value就会一直存在一条强引用链:
Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value
永远无法回收,造成内存泄漏。
ThreadLocal正确的使用方法
- 每次使用完ThreadLocal都调用它的remove()方法清除数据
- 将ThreadLocal变量定义成private static,这样就一直存在ThreadLocal的强引用,也就能保证任何时候都能通过ThreadLocal的弱引用访问到Entry的value值,进而清除掉 。
作者:Misout
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