ThreadLocal内存泄漏及弱引用的理解

本文解析了ThreadLocal中内存泄漏的原因,探讨了Entry的key为何采用弱引用及其与内存泄漏的关系,并提供了预防内存泄漏的方法。

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1.什么是内存泄漏?Entry的key弱引用与泄漏关系

在TreadLocal中内存泄漏是指TreadLocalMap中的Entry中的key为null,而value不为null。因为key为null导致value一直访问不到,而根据可达性分析,始终有threadRef->currentThread->threadLocalMap->entry->valueRef->valueMemory,导致在垃圾回收的时候进行可达性分析的时候,value可达从而不会被回收掉,但是该value永远不能被访问到,这样就存在了内存泄漏

因为Entry的key是弱引用,所以在gc的时候key会被回收,而value是强引用,导致value不会被回收。

如果不使用弱引用也会可能会发生内存泄漏,只要在业务代码里,将ThreadLocal的引用置为null,也会导致Entry中value访问不到,但又因为可达,所以gc时候不会被回收,相当于这部分内存资源被浪费了

2.为什么Entry的key使用弱引用

假设threadLocal使用的是强引用,在业务代码中执行threadLocal Instance=null操作,以清理掉threadLocal实例的目的,但是因为threadLocalMap的Entry强引用threadLocal,因此在gc的时候进行可达性分析,threadLocal依然可达,对threadLocal并不会进行垃圾回收,这样就无法真正达到业务逻辑的目的,出现逻辑错误。

假设Entry弱引用threadLocal,尽管会出现内存泄漏的问题,但是在threadLocal的生命周期里(set,getEntry,remove)里,都会针对key为null的脏entry进行处理。

3.预防内存泄漏

ThreadLocal源码中其实已经对内存泄漏问题做了很多优化,在set,get,remove方法中都会对key为null的但是value不为null的Entry进行value置null操作,使得value的引用为null,可达性失败,在gc是可以回收value的内存。

在日常使用中,最后用完TreadLocal后,记得remove,为什么呢?

因为如果不remove,当一次gc执行,这个value就会造成内存泄漏直到当前线程结束(线程结束,ThreaLocalMap会被置为null,而ThreaLocalMap中的Entry自己也就不可达,会被回收,一切都被回收)

线程结束时会执行Thread.exit方法

private void exit() {
    if (group != null) {
        group.threadTerminated(this);
        group = null;
    }
    /* Aggressively null out all reference fields: see bug 4006245 */
    target = null;
    /* Speed the release of some of these resources */
    threadLocals = null;
    inheritableThreadLocals = null;
    inheritedAccessControlContext = null;
    blocker = null;
    uncaughtExceptionHandler = null;
}

 

具体可以参考https://www.jianshu.com/p/dde92ec37bd1 写得非常仔细非常好 

### ThreadLocal Key 使用弱引用的原因 ThreadLocal 的 `key` 设计成弱引用的主要目的是为了避免内存泄漏。当一个线程结束其生命周期时,如果 `ThreadLocal` 变量仍然存在强引用,则即使该线程不再活跃,这些 `ThreadLocal` 实例也不会被垃圾回收器清理,从而造成内存浪费。 通过将 `ThreadLocalMap.Entry` 中的 `key` 设置为弱引用来解决这个问题。这样,在没有任何其他强引用指向特定的 `ThreadLocal` 实例的情况下,它可以在适当的时候被 JVM 垃圾收集机制回收[^2]。 具体来说: - **防止内存泄漏**:由于 `ThreadLocalMap` 存储的是 `ThreadLocal` 到实际值之间的映射关系,而每个线程都持有一个这样的 map。如果不采用弱引用的方式管理 `ThreadLocal`,那么即便应用程序已经不再使用某些 `ThreadLocal`,只要对应线程还活着,它们就不会被释放,最终可能导致严重的内存占用问题。 - **允许及时回收资源**:一旦某个 `ThreadLocal` 不再有任何外部强引用与其关联(即所有对该 `ThreadLocal` 的显式引用都被移除),则可以安全地将其视为可丢弃的对象。此时,JVM 的 GC 能够识别到这一点并适时对其进行回收处理[^3]。 然而需要注意的是,尽管 `ThreadLocal` 自身作为 `Entry` 的 `key` 是弱引用,但这并不意味着整个 Entry 或者其中保存的数据也会立即消失。实际上,只有当 `ThreadLocal` 完全失去任何强引用之后才会触发它的回收过程;在此之前,即使发生了多次完整的垃圾回收周期,相关联的数据依然会保留在 `ThreadLocalMap` 内部直到相应的 `ThreadLocal` 真正被清除为止[^4]。 为了更好地理解这一概念,下面给出一段简单的代码示例来展示如何正确操作 `ThreadLocal`: ```java public class Example { private static final ThreadLocal<String> threadLocalValue = new ThreadLocal<>(); public void set() { String value = "value-" + System.currentTimeMillis(); threadLocalValue.set(value); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": Set value to " + value); } public String get() { return threadLocalValue.get(); } public void remove() { threadLocalValue.remove(); // 明确删除 ThreadLocal 绑定的数据 } } ``` 在这个例子中,建议总是调用 `remove()` 方法以确保在不需要时尽早解除与当前线程有关联的数据绑定,这有助于进一步减少潜在的风险。
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