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头条二面:你确定 ThreadLocal 真的会造成内存泄露?

作者:Java高工P7
  • 2021 年 11 月 11 日
  • 本文字数:1570 字

    阅读完需:约 5 分钟

ThreadLocal 的核心设计理念总结如下:


  • 每一个线程对象会维护一个私有属性:ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals。

  • ThreadLocalMap 内部结构为 Key-Value 键值对,其 Key 为 ThreadLocal 对象,Value 为调用 ThreadLocal 的 set 方法设置的值。


一言以蔽之:ThreadLocal 是将线程需要访问的数据存储在线程对象自身中,从而避免多线程的竞争


2、为什么会被设计为弱引用呢?




接下来我们来看一下 ThreadLocalMap 的声明:



什么?Map 中的用于存储键值对的 Entry 为什么要继承 WeakReference?


思考这个问题之前先和大家普及一下 Java 的 4 种引用类型,主要是在垃圾回收时 java 虚拟机会根据不同的引用类型采取不同的措施。


  • 强引用:java 默认的引用类型,例如 Object a = new Object();其中 a 为强引用,new Object()为一个具体的对象。一个对象从根路径能找到强引用指向它,jvm 虚拟机就不会回收。

  • 软引用(SoftReference):进行年轻代的垃圾回收不会触发 SoftReference 所指向对象的回收;但如果触发 Full GC,那 SoftReference 所指向的对象将被回收。备注:是除了软引用之外没有其他强引用引用的情况下

  • 弱引用(WeakReference) :如果对象除了有弱引用指向它后没有其他强引用关联它,当进行年轻代垃圾回收时,该引用指向的对象就会被垃圾回收器回收。

  • 虚引用(PhantomeReference) 该引用指向的对象,无法对垃圾收集器收集对象时产生任何影响,但在执行垃圾回收后垃圾收集器会通过注册在 PhantomeReference 上的队列来通知应用程序对象被回收。


从四种弱引用的实际作用来说,主要是与垃圾回收器配合,决策什么时候可以将被引用的对象回收。


理论看起来有点晦涩难懂,接下来笔者将以图解的方式,争取将该问题阐述清楚。



根据第一部分,声明了一个 TheadLocal 对象,并且一个线程通过调用 threadLocal 对象的 set(Object value)存储了一个对象,其引用如上图所示。


**ThreadLocal 的设计比较晦涩难懂,究其原因是我们通过 threadLocal 对象的 set 方法进行存储值,但数据并不是存储在 ThreadLocal 对象


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中,而是存储在当前调用该方法的线程对象中。但从应用者的角度来看,我们操作的对象是 ThreadLocal,从设计上来说就应该为它考虑。**


试问一个问题:如果应用程序觉得 ThreadLocal 对象的使命完成,将 threadLocal ref 设置为 null,如果 Entry 中引用 ThreadLocald 对象的引用类型设置为强引用的话,会发生什么问题?


答案是:ThreadLocal 对象会无法被垃圾回收器回收,因为从 thread 对象出发,有强引用指向 threadlocal obj。此时会违背用户的初衷,造成所谓的内存泄露。


由于 ThreadLocalMap 中的 key 是指向 ThreadLocal,故从设计角度来看,设计为弱引用,将不会干扰用户的释放 ThreadLocal 意图。


3、大量 Entry 造成的内存溢出问题探讨




亮出了自己的观点,接下来我们再延伸一下,想再来谈谈网络上关于 ThreadLocalMap 中存储大量 Entry 对象导致的内存“泄露”问题。


温馨提示:本节仅代表我当前的观点,希望各位读者朋友们带着批判与辨证的思维来一起看待问题,而不是人云亦云。


网络观点:在使用 ThreadLocal 中 set 方法与 remove 方法需要成对执行,需要没有执行 remove 方法会造成内存泄露?甚至造成内存溢出?


我的观点:当然能成对使用当然更好,但在实际情况中,其实不调用 remove 方法也不太容易造成内存溢出,因为从存储结构来看,除非创建海量线程,并且这些线程都不释放,导致大量线程内部持有的 ThreadLocalMap 中对象一直不会释放,但一个线程所持有的 Entry 对象个数不多,取决于关联的 ThreadLocal 对象个数,故我们需要的关注点而不是 remove 方法,而是防止线程资源泄露


最后推荐一篇关于笔者在实践全链路压测时对 ThreadLocal 进行的调研与方案。


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