【Java并发编程】ThreadLocal（三）：内存泄漏问题分析

快来打我* 2022-11-12 02:42 280阅读 0赞

> ThreadLocal 系列：
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>  *  [【Java并发编程】ThreadLocal（一）：使用示例][Java_ThreadLocal]
>  *  [【Java并发编程】ThreadLocal（二）：从设计思路到源码分析][Java_ThreadLocal 1]
>  *  [【Java并发编程】ThreadLocal（三）：内存泄漏问题分析][Java_ThreadLocal 2]

首先来看两个概念：内存溢出、内存泄漏

*  内存溢出: Memory overflow，没有足够的内存提供申请者使用
 *  内存泄漏: Memory Leak，程序中已经动态分配的堆内存由于某种原因, 程序未释放或者无法释放, 造成系统内部的浪费, 导致程序运行速度减缓甚至系统崩溃等严重结果. 内存泄漏的堆积终将导致内存溢出

我们下面就来看看 ThreadLocal 为什么会出现内存泄漏问题。

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图中左边是栈，右边是堆。线程的一些局部变量和引用使用的内存属于 Stack（栈）区，而普通的对象是存储在Heap（堆）区。

1.  线程运行时，我们定义的TheadLocal对象被初始化，存储在Heap，同时线程运行的栈区保存了指向该实例的引用，也就是图中的ThreadLocalRef
2.  当ThreadLocal的set/get被调用时，虚拟机会根据当前线程的引用也就是CurrentThreadRef找到其对应在堆区的实例，然后查看其对用的TheadLocalMap实例是否被创建，如果没有，则创建并初始化
3.  Map实例化之后，也就拿到了该ThreadLocalMap的句柄，那么就可以将当前ThreadLocal对象作为key，进行存取操作
4.  图中的虚线，表示key对应ThreadLocal实例的引用是个**弱引用**

> PS：关于对象的几种引用类型
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>  *  强引用：只要强引用还在，该引用指向的实例对象就永远不会被回收
>  *  弱引用：弱引用指向的对象只能存活到GC之前，需要继承 WeakReference
>  *  软引用：软引用指向的对象会在内存不足的时候被回收

那么，ThreadLocal 内存泄漏的问题是因为软引用么？假设 ThreadLocalMap 中的key使用了强引用, 那么会出现内存泄漏吗?

### 1.内存泄漏是因为软引用吗？ ###

假设在业务代码中使用完 ThreadLocal, ThreadLocal ref 被回收了，但是，因为 threadLocalMap 的 Entry 强引用了 threadLocal(key就是threadLocal), 所以 ThreadLocal 无法被回收。

也就是说，在没有手动删除 Entry 以及 CurrentThread(当前线程)依然运行的前提下, 始终有强引用链 CurrentThread Ref → CurrentThread →Map(ThreadLocalMap)-> entry。

所以，Entry 就不会被回收(Entry中包括了ThreadLocal实例和value), 导致 Entry 内存泄漏。

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假设 ThreadLocalMap 中的 key 使用了弱引用, 那么会出现内存泄漏吗?

假设在业务代码中使用完 ThreadLocal, ThreadLocal ref 被回收了。

由于 threadLocalMap 只持有 ThreadLocal 的弱引用，没有任何强引用指向 threadlocal 实例（这里 Entry 不再强引用 ThreadLocal了）, 所以 threadlocal 就可以顺利被 gc 回收, 此时 Entry 中的 key = null。

在没有手动删除 Entry 以及 CurrentThread 依然运行的前提下，也存在始终有强引用链 CurrentThread Ref → CurrentThread →Map(ThreadLocalMap)-> entry。

所以，value 就不会被回收，而这块 value 永远不会被访问到了（因为key=null）, 导致value内存泄漏。

**结论**

内存泄漏的发生跟 ThreadLocalIMap 中的 key 是否使用弱引用是没有关系的，或者说无论是使用强引用或者软引用都无法避免泄漏。

### 2.内存泄漏的真实原因 ###

我们可以发现，在以上两种内存泄漏的情况中，都有两个前提：

*  没有手动侧除这个 Entry
 *  CurrentThread 当前线程依然运行

第一点很好理解，只要在使用完下 ThreadLocal ，调用其 remove 方法删除对应的 Entry ，就能避免内存泄漏。

第二点稍微复杂一点，由于 ThreadLocalMap 是 Thread 的一个属性，被当前线程所引用，所以ThreadLocalMap的生命周期跟 Thread 一样长。那么在使用完 ThreadLocal 的使用，如果当前Thread 也随之执行结束， ThreadLocalMap 自然也会被 gc 回收，从根源上避免了内存泄漏。

**结论**

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（remove()方法）对应 key 就会导致内存泄漏。

### 3.避免内存泄漏 ###

要避免内存泄漏有两种方式：

*  使用完 ThreadLocal ，调用其 remove 方法删除对应的 Entry
 *  使用完 ThreadLocal ，当前 Thread 也随之运行结束

事实上，在 ThreadLocalMap 中的set/getEntry 方法中，会对 key 为 null（也即是 ThreadLocal 为 null ）进行判断，如果为 null 的话，那么会把 value 置为 null 的。

另外，相对第一种方式，第二种方式显然更不好控制，特别是使用线程池的时候，线程结束是不会销毁的。

> PS： 到这里我们再来看为什么 ThreadLocal 中使用的是弱引用：因为弱引用的 ThreadLocal 会被回收，所以就算忘记调用 remove 方法，在下一次 ThreadLocaIMap 调用 set/get/remove 中的任一方法的时候会被清除，从而避免内存泄漏。

也就是说，只要记得在使用完 ThreadLocal 及时的调用 remove ，无论 key 是强引用还是弱引用都不会有问题。

[Java_ThreadLocal]: https://yzhyaa.blog.csdn.net/article/details/115118750
[Java_ThreadLocal 1]: https://yzhyaa.blog.csdn.net/article/details/108889167
[Java_ThreadLocal 2]: https://yzhyaa.blog.csdn.net/article/details/115074130
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