ThreadLocal 搭配线程池使用造成内存泄漏的原因和解决方案

爱被打了一巴掌 2023-09-23 14:17 127阅读 0赞

## ThreadLocal是什么 ##

ThreadLocal是一个本地线程副本变量工具类。主要用于将私有线程和该线程存放的副本对象做一个映射，各个线程之间的变量互不干扰，在高并发场景下，可以实现无状态的调用，特别适用于各个线程依赖不通的变量值完成操作的场景。

下图为ThreadLocal的内部结构图

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从上面的结构图，我们已经窥见ThreadLocal的核心机制：

*  每个Thread线程内部都有一个Map。
 *  Map里面存储线程本地对象（key）和线程的变量副本（value）
 *  但是，Thread内部的Map是由ThreadLocal维护的，由ThreadLocal负责向map获取和设置线程的变量值。

所以对于不同的线程，每次获取副本值时，别的线程并不能获取到当前线程的副本值，形成了副本的隔离，互不干扰。

## ThreadLocalMap ##

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ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类，没有实现Map接口，用独立的方式实现了Map的功能，其内部的Entry也独立实现。

和HashMap的最大的不同在于，ThreadLocalMap结构非常简单，没有next引用，也就是说ThreadLocalMap中解决Hash冲突的方式并非链表的方式，而是采用线性探测的方式。（**ThreadLocalMap如何解决冲突？**）

在ThreadLocalMap中，也是用Entry来保存K-V结构数据的。但是Entry中key只能是ThreadLocal对象，这点被Entry的构造方法已经限定死了。

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal> {
        /** The value associated with this ThreadLocal. */
        Object value;
    
        Entry(ThreadLocal k, Object v) {
            super(k);
            value = v;
        }
    }

> 注意了！！

Entry继承自WeakReference（弱引用，生命周期只能存活到下次GC前），但只有Key是弱引用类型的，Value并非弱引用。（问题马上就来了）

由于ThreadLocalMap的key是弱引用，而Value是强引用。这就导致了一个问题，ThreadLocal在没有外部对象强引用时，发生GC时弱引用Key会被回收，而Value不会回收。

当线程没有结束，但是ThreadLocal已经被回收，则可能导致线程中存在`ThreadLocalMap<null, Object>`的键值对，造成内存泄露。（ThreadLocal被回收，ThreadLocal关联的线程共享变量还存在）。另外，搜索公众号顶级算法后台回复“算法”，获取一份惊喜礼包。

## 如何避免泄漏 ##

为了防止此类情况的出现，我们有两种手段。

1、使用完线程共享变量后，显示调用`ThreadLocalMap.remove`方法清除线程共享变量；

既然Key是弱引用，那么我们要做的事，就是在调用ThreadLocal的`get()`、`set()`方法时完成后再调用remove方法，将Entry节点和Map的引用关系移除，这样整个Entry对象在GC Roots分析后就变成不可达了，下次GC的时候就可以被回收。

2、JDK建议ThreadLocal定义为`private static`，这样ThreadLocal的弱引用问题则不存在了。

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