ThreadLocal工作原理和内存泄漏的预防

最新推荐文章于 2024-08-21 10:00:00 发布

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本文介绍了ThreadLocal，它是提供线程局部变量的工具类，用于保证线程安全、存取线程独享数据。分析了其底层源码，指出每个线程只能存一个线程变量。还探讨了内存泄漏问题，JVM通过设置弱引用和在特定方法调用时回收来避免，但存储大量Key为null的Entry或使用static ThreadLocal仍可能导致泄漏。

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ThreadLocal是什么？

ThreadLocal是一个用于提供线程局部变量的一个工具类，用于保证线程安全，在他里面包含了一个ThreadLocalMap，真正的引用确是在Thread中，一般用private static加以修饰,

ThreadLocal的作用

threadlocal用于存取线程独享数据，提高访问效率。

ThreadLocal的底层源码

当我们要将一个Object放入对应的线程中时调用threadLocal.set()代码如下：

public void set(T value) {

        Thread t = Thread.currentThread();

        ThreadLocalMap map = getMap(t);//每一个线程的内部（堆）其实都对应一个Map实例

        if (map != null)

            map.set(this, value);//存放ThreadLocal和当前值？只能放一个值？

        else

            createMap(t, value);

 }

当我们想要得到每个线程的conn时：

public T get() {

        Thread t = Thread.currentThread();

        ThreadLocalMap map = getMap(t);

        if (map != null) {

            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);

            if (e != null)

                return (T)e.value;

        }

        return setInitialValue();

 }

从源码中可以知道，Map中的key为ThreadLocal，故每一个线程只能存放一个线程变量，多个会发生覆盖现象

public class testThreadlocal {
   static ThreadLocal<String> tl=new ThreadLocal<>();

   public static void main(String[] args) {
       new Thread(()->{
               try{
                   TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
               }catch(InterruptedException e){
                   e.printStackTrace();
               }
           tl.set("456");
           System.out.println(tl.get());
           tl.set("789");
           System.out.println(tl.get());

       },"t1").start();
       new Thread(()->{
           try{
               TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
           }catch(InterruptedException e){
               e.printStackTrace();
           }
          tl.set("123");
       },"t2").start();
   }
//    static class Person{
//        String name="111";
//    }

}

关于内存泄漏

强引用-软引用-弱引用

强引用：普通的引用，强引用指向的对象不会被回收；
软引用：仅有软引用指向的对象，只有发生gc且内存不足，才会被回收；
弱引用：仅有弱引用指向的对象，只要发生gc就会被回收。

原因：

synchronized是用时间换空间、ThreadLocal是用空间换时间，为什么这么说？
因为synchronized操作数据，只需要在主存存一个变量即可，就阻塞等共享变量，而ThreadLocal是每个线程都创建一块小的堆工作内存。显然，印证了上面的说法。

一个线程对应一块工作内存，线程可以存储多个ThreadLocal。那么假设，开启1万个线程，每个线程创建1万个ThreadLocal，也就是每个线程维护1万个ThreadLocal小内存空间，而且当线程执行结束以后，假设这些ThreadLocal里的Entry还不会被回收，那么将很容易导致堆内存溢出。

怎么办？难道JVM就没有提供什么解决方案吗？
ThreadLocal当然有想到，所以他们把ThreadLocal里的Entry设置为弱引用，当垃圾回收的时候，回收ThreadLocal。
什么是弱引用？
Key使用强引用：也就是上述说的情况，引用的ThreadLocal的对象被回收了，ThreadLocal的引用ThreadLocalMap的Key为强引用并没有被回收，如果不手动回收的话，ThreadLocal将不会回收那么将导致内存泄漏。
Key使用弱引用：引用的ThreadLocal的对象被回收了，ThreadLocal的引用ThreadLocalMap的Key为弱引用，如果内存回收，那么将ThreadLocalMap的Key将会被回收，ThreadLocal也将被回收。value在ThreadLocalMap调用get、set、remove的时候就会被清除。
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。

那按你这么说，既然JVM有保障了，还有什么内存泄漏可言？
ThreadLocalMap使用ThreadLocal对象作为弱引用，当垃圾回收的时候，ThreadLocalMap中Key将会被回收，也就是将Key设置为null的Entry。如果线程迟迟无法结束，也就是ThreadLocal对象将一直不会回收，回顾到上面存在很多线程+TheradLocal，那么也将导致内存泄漏。

其实，在ThreadLocal中，当调用remove、get、set方法的时候，会清除为null的弱引用，也就是回收ThreadLocal。

总结：

JVM利用设置ThreadLocalMap的Key为弱引用，来避免内存泄露。
JVM利用调用remove、get、set方法的时候，回收弱引用。
当ThreadLocal存储很多Key为null的Entry的时候，而不再去调用remove、get、set方法，那么将导致内存泄漏。
当使用static ThreadLocal的时候，延长ThreadLocal的生命周期，那也可能导致内存泄漏。因为，static变量在类未加载的时候，它就已经加载，当线程结束的时候，static变量不一定会回收。那么，比起普通成员变量使用的时候才加载，static的生命周期加长将更容易导致内存泄漏危机。
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