Java并发面试题:(七)ThreadLocal原理和内存泄漏

ThreadLocal是什么?

ThreadLocal是线程本地存储机制,可以将数据缓存在线程内部。ThreadLocal存储的变量在线程内共享的,在线程间又是隔离的。

ThreadLocal实现原理?

ThreadLocal的底层是ThreadLocalMap,每个Thread都有一个ThreadLocalMap。

ThreadLocalMap存储的键值对,key就是ThreadLocal实例,value就是要缓存的值。

当创建ThreadLocal,set数据时调用的是ThreadLocalMap的set方法,set方法将ThreadLocal对象和缓存值存入Map。也就是说,想要存入的ThreadLocal中的数据实际上并没有存到ThreadLocal对象中去,而是以这个ThreadLocal实例作为key存到了当前线程中的ThreadLocalMap中去了,获取ThreadLocal的值时同样也是这个道理。这也就是为什么ThreadLocal可以实现线程之间隔离的原因了。

ThreadLocal的为什么会内存泄露

在每一个线程Thread对象中,都维护了一个ThreadLocalMap对象。ThreadLocalMap中又维护了一个k v 形式的Entry对象,key指向了当前ThreadLocal对象,value就是我们实际在ThreadLocal中存储的值。Entry中的key存放是ThreadLocal的弱引用。

因为ThreadLocalMap的key对它的引用是弱引用,将会在下一次gc被回收,那就会出现key变成null,如果这时value外部也没有强引用指向它,那么value就永远也访问不到了,按理也应该被GC回收,但是由于ThreadLocalMap.Entry对象还在强引用value,导致value无法被回收,这时「内存泄漏」就发生了,value成了一个永远也无法被访问,但是又无法被回收的对象。

为什么使用弱引用

假设key也用强引用指向当前ThreadLocal的话,那么如果我这时候写 t1 = null ,按理说下次GC时,应该要把堆内存的new ThreadLocal() 这个对象进行回收才对,但此时我的key如果设计成强引用,显然GC无法对它进行回收,因为key还强引用指向它。这就会造成内存泄漏,所以ThreadLocal存值时,key采用弱引用。key使用弱引用的特点就很明显了(只要是GC回收,不管内存够不够,都会回收弱引用指向的对象),当我写 t1 = null , 下次GC回收时,就可以将new ThreadLocal() 这个对象会被回收掉。

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.这就意味着使用完 ThreadLocal , CurrentThread 依然运行的前提下.就算忘记调用 remove 方法,弱引用比强引用可以多一层保障:弱引用的 ThreadLocal 会被回收.对应value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.

避免内存泄漏

  • 将ThreadLocal设置为空之前,执行remove()方法,会将key为空的键值对清空 尽量将
  • ThreadLocal设置成static
  • 非必要尽量不要在ThreadLocal中放大对象
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