ThreadLocal 內(nèi)存泄露問題

內(nèi)存泄漏(Memory Leak)是指程序中已動態(tài)分配的堆內(nèi)存由于某種原因程序未釋放或無法釋放,造成系統(tǒng)內(nèi)存的浪費摄欲,導(dǎo)致程序運行速度減慢甚至系統(tǒng)崩潰等嚴重后果。 ——百度百科

上述的意思用在 java 中就是存在已經(jīng)沒有任何引用的對象疮薇,但是 GC 又不能把對象所在的內(nèi)存回收掉胸墙,所以就造成了內(nèi)存泄漏。

我們知道ThreadLocal 主要解決的是對象不能被多個線程同時訪問的問題按咒。根據(jù) ThreadLocal 的源碼看看它是怎么實現(xiàn)的迟隅。

ThreadLocal 設(shè)置數(shù)據(jù)的set()方法

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);
}

可以看到在使用 ThreadLocal 設(shè)置數(shù)據(jù)時,其實設(shè)置到的是當前線程的 threadLocals 字段里,去 Thread 里看一看 threadLocals 變量

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

threadLocals 的類型是 ThreadLocal 里的內(nèi)部類 ThreadLocalMap玻淑,ThreadLocalMap 的中用來存儲數(shù)據(jù)的又是一個內(nèi)部類是Entry

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
      Object value;

      Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
            super(k);
            value = v;
        }
}

Entry的 key 是當前 ThreadLocal嗽冒,value 值是我們要設(shè)置的數(shù)據(jù)。

WeakReference表示的是弱引用补履,當 JVM 進行 GC 時添坊,一旦發(fā)現(xiàn)了只具有弱引用的對象,不管當前內(nèi)存空間是否足夠箫锤,都會回收它的內(nèi)存贬蛙。

因為 WeakReference<ThreadLocal<?>>,所以在EntryThreadLocal是弱引用谚攒,一旦發(fā)生 GC阳准,ThreadLocal會被 GC 回收掉,但是value是強引用馏臭,它不會被回收掉野蝇。用一張圖來表示一下

image.png

圖中實線表示的是強引用,虛線表示的是弱引用括儒。

當JVM發(fā)生GC后绕沈,虛線會斷開應(yīng)用,也就是key會變?yōu)閚ull帮寻,value是強引用不會為null乍狐,整個Entry也不為null,它依然在ThreadLocalMap中固逗,并占據(jù)著內(nèi)存浅蚪,

我們獲取數(shù)據(jù)時,使用ThreadLocal的get()方法烫罩,ThreadLocal并不為null惜傲,所以我們無法通過一個key為null去訪問到該entry的value。這就造成了內(nèi)存泄漏贝攒。

既然用弱引用會造成內(nèi)存泄漏操漠,直接用強引用可以么?

答案是不行饿这。如果是強引用的話浊伙,看看下面代碼

 ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal();
 threadLocal.set(new Object());
 threadLocal = null;

我們在設(shè)置完數(shù)據(jù)后,直接將threadLocal設(shè)為null长捧,這時棧中ThreadLocal Ref 到堆中ThreadLocal斷開了嚣鄙,但是keyThreadLocal的引用依然存在,GC依舊沒法回收串结,同樣會造成內(nèi)存泄漏哑子。

那弱引用比強引用好在哪舅列?

當key為弱引用時,同樣是上面代碼卧蜓,當threadLocal設(shè)為null時帐要,棧中ThreadLocal Ref 到堆中ThreadLoacl斷開了,keyThreadLoacl也因為GC斷開了弥奸,這時ThreadLocal就可以被回收了榨惠。

同時,ThreadLocal也可以根據(jù)key.get() == null 來判斷key是否已經(jīng)被回收,因此ThreadLocal可以自己清理這些過期的節(jié)點來避免內(nèi)存泄漏盛霎。

其實赠橙,ThreadLocal做了很大的工作清除過期的key來避免發(fā)生內(nèi)存泄漏

  1. 在調(diào)用set()方法時,會進行清理

     private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {
    
         Entry[] tab = table;
         int len = tab.length;
         int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
    
         for (Entry e = tab[i];
              e != null;
              e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
              ThreadLocal<?> k = e.get();
    
              if (k == key) {
                  e.value = value;
                  return;
               }
             // 當key為null時愤炸,替換掉
               if (k == null) {
                   replaceStaleEntry(key, value, i);
                   return;
               }
         }
    
         tab[i] = new Entry(key, value);
         int sz = ++size;
         // 清理一些槽位期揪,清理過期key
         if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
             rehash();
     }
    
    

    1、 當key為null時规个,說明該位置被GC回收了凤薛,會將當前位置覆蓋掉。

    2诞仓、 在set()方法最后調(diào)用了cleanSomeSlots()中還會有清理的操作缤苫。看一看cleanSomeSlots()

     private boolean cleanSomeSlots(int i, int n) {
         boolean removed = false;
         Entry[] tab = table;
         int len = tab.length;
         do {
             i = nextIndex(i, len);
             Entry e = tab[i];
             if (e != null && e.get() == null) {
                 n = len;
                 removed = true;
                 // 真正的清理工作
                 i = expungeStaleEntry(i);
              }
          } while ( (n >>>= 1) != 0);
          return removed;
     }
    
    

    cleanSomeSlots()中當判斷e != null && e.get() == null為true時狂芋,說明已經(jīng)被GC回收了榨馁,會調(diào)用expungeStaleEntry()進行清理工作憨栽,具體的邏輯就不再看了帜矾。

  1. 在調(diào)用get()方法時,如果沒有命中屑柔,會向后查找屡萤,也會進行清理操作

     
    private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) {
         int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
         Entry e = table[i];
         if (e != null && e.get() == key)
             return e;
         else
             // 沒有命中向后查找
            return getEntryAfterMiss(key, i, e);
     }
     private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) {
         Entry[] tab = table;
         int len = tab.length;
    
         while (e != null) {
             ThreadLocal<?> k = e.get();
             if (k == key)
                 return e;
             if (k == null)
                 // 當key為null,說明被GC回收了掸宛,進行清理的操作
                 expungeStaleEntry(i);
             else
                 i = nextIndex(i, len);
             e = tab[i];
         }
         return null;
     }
    
  1. 調(diào)用remove()時死陆,除了清理當前節(jié)點,還會向后進行清理操作

     private void remove(ThreadLocal<?> key) {
         Entry[] tab = table;
         int len = tab.length;
         int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
         for (Entry e = tab[i];
              e != null;
              e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
              if (e.get() == key) {
                  e.clear();
                  // 向后查找唧瘾,進行清理操作
                  expungeStaleEntry(i);
                  return;
               }
          }
     }
    
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