《提高能力，漲薪可待》-ThreadLocal的內存泄露的緣由分析以及如何避免

時間 2020-01-14

標籤提高能力，漲薪可待 threadlocal 內存泄露緣由分析以及如何避免欄目 Java 简体版

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ThreadLocal內存泄露分析

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前言

在分析ThreadLocal致使的內存泄露前，須要普及瞭解一下內存泄露、強引用與弱引用以及GC回收機制，這樣才能更好的分析爲何ThreadLocal會致使內存泄露呢？更重要的是知道該如何避免這樣狀況發生，加強系統的健壯性。面試

內存泄露

內存泄露爲程序在申請內存後，沒法釋放已申請的內存空間，一次內存泄露危害能夠忽略，但內存泄露堆積後果很嚴重，不管多少內存,早晚會被佔光，segmentfault

廣義並通俗的說，就是：再也不會被使用的對象或者變量佔用的內存不能被回收，就是內存泄露。數組

強引用與弱引用

強引用，使用最廣泛的引用，一個對象具備強引用，不會被垃圾回收器回收。當內存空間不足，Java虛擬機寧願拋出OutOfMemoryError錯誤，使程序異常終止，也不回收這種對象。緩存

若是想取消強引用和某個對象之間的關聯，能夠顯式地將引用賦值爲null，這樣可使JVM在合適的時間就會回收該對象。多線程

弱引用，JVM進行垃圾回收時，不管內存是否充足，都會回收被弱引用關聯的對象。在java中，用java.lang.ref.WeakReference類來表示。能夠在緩存中使用弱引用。併發

GC回收機制-如何找到須要回收的對象

JVM如何找到須要回收的對象，方式有兩種：this

引用計數法：每一個對象有一個引用計數屬性，新增一個引用時計數加1，引用釋放時計數減1，計數爲0時能夠回收，
可達性分析法：從 GC Roots 開始向下搜索，搜索所走過的路徑稱爲引用鏈。當一個對象到 GC Roots 沒有任何引用鏈相連時，則證實此對象是不可用的，那麼虛擬機就判斷是可回收對象。

引用計數法，可能會出現A 引用了 B，B 又引用了 A，這時候就算他們都再也不使用了，但由於相互引用計數器=1 永遠沒法被回收。

ThreadLocal的內存泄露分析

先從前言的瞭解了一些概念（已懂忽略），接下來咱們開始正式的來理解ThreadLocal致使的內存泄露的解析。spa

實現原理

static class ThreadLocalMap {

    static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
        /** The value associated with this ThreadLocal. */
        Object value;

        Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
            super(k);
            value = v;
        }
    }
    ...
   }

ThreadLocal的實現原理，每個Thread維護一個ThreadLocalMap，key爲使用弱引用的ThreadLocal實例，value爲線程變量的副本。這些對象之間的引用關係以下, .net

實心箭頭表示強引用，空心箭頭表示弱引用

ThreadLocal 內存泄漏的緣由

從上圖中能夠看出，hreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用做爲key，若是一個ThreadLocal不存在外部強引用時，Key(ThreadLocal)勢必會被GC回收，這樣就會致使ThreadLocalMap中key爲null，而value還存在着強引用，只有thead線程退出之後,value的強引用鏈條纔會斷掉。

但若是當前線程再遲遲不結束的話，這些key爲null的Entry的value就會一直存在一條強引用鏈：

Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value

永遠沒法回收，形成內存泄漏。

那爲何使用弱引用而不是強引用？？

咱們看看Key使用的

key 使用強引用

當hreadLocalMap的key爲強引用回收ThreadLocal時，由於ThreadLocalMap還持有ThreadLocal的強引用，若是沒有手動刪除，ThreadLocal不會被回收，致使Entry內存泄漏。

key 使用弱引用

當ThreadLocalMap的key爲弱引用回收ThreadLocal時，因爲ThreadLocalMap持有ThreadLocal的弱引用，即便沒有手動刪除，ThreadLocal也會被回收。當key爲null，在下一次ThreadLocalMap調用set(),get()，remove()方法的時候會被清除value值。

ThreadLocalMap的remove()分析

在這裏只分析remove()方式，其餘的方法能夠查看源碼進行分析：

private void remove(ThreadLocal<?> key) {
    //使用hash方式，計算當前ThreadLocal變量所在table數組位置
    Entry[] tab = table;
    int len = tab.length;
    int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
    //再次循環判斷是否在爲ThreadLocal變量所在table數組位置
    for (Entry e = tab[i];
         e != null;
         e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
        if (e.get() == key) {
            //調用WeakReference的clear方法清除對ThreadLocal的弱引用
            e.clear();
            //清理key爲null的元素
            expungeStaleEntry(i);
            return;
        }
    }
}

再看看清理key爲null的元素expungeStaleEntry(i):

private int expungeStaleEntry(int staleSlot) {
    Entry[] tab = table;
    int len = tab.length;

    // 根據強引用的取消強引用關聯規則，將value顯式地設置成null，去除引用
    tab[staleSlot].value = null;
    tab[staleSlot] = null;
    size--;

    // 從新hash，並對table中key爲null進行處理
    Entry e;
    int i;
    for (i = nextIndex(staleSlot, len);
         (e = tab[i]) != null;
         i = nextIndex(i, len)) {
        ThreadLocal<?> k = e.get();
        //對table中key爲null進行處理,將value設置爲null，清除value的引用
        if (k == null) {
            e.value = null;
            tab[i] = null;
            size--;
        } else {
            int h = k.threadLocalHashCode & (len - 1);
            if (h != i) {
                tab[i] = null;
                while (tab[h] != null)
                    h = nextIndex(h, len);
                tab[h] = e;
            }
        }
    }
    return i;
}