欢迎您访问程序员文章站本站旨在为大家提供分享程序员计算机编程知识!
您现在的位置是: 首页

java ThreadLocal 内存泄漏

程序员文章站 2022-05-05 21:45:47
...

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。

 

java ThreadLocal 内存泄漏

java ThreadLocal 内存泄漏

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
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。

相关标签: program java jvm