ThreadLocal内存泄漏问题

引子:

内存泄漏:是指本应该被GC回收的无用对象没有被回收,导致内存空间的浪费,当内存泄露严重时会导致内存溢出。Java内存泄露的根本原因是:长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用,尽管短生命周期对象已经不再需要,但是因为长生命周期对象持有它的引用而导致不能被GC回收。

内存溢出:就是我们常说的OOM(OutOfMemoryError)异常,简单理解就是内存不够了,通常发生在程序申请的内存超出了JVM中可用内存的大小,就会抛出OOM异常。在JVM内存区域中,除了程序计数器外其他的内存区域都有可能抛出OOM异常。

ThreadLocal很好地解决了线程之间需要数据隔离的问题,同时也引入了另一个问题,在应用程序中通常会使用线程池来管理线程,那么线程的生命周期与应用程序的生命周期基本保持一致,如果线程的数量很多,随着程序的运行,时间的推移,ThreadLocal类型的变量会越来越多,将会占用非常大的内存空间,从而产生内存泄漏,如果这些对象一直不被释放的话,可能会导致内存溢出。

 

大家先看一下内存图:

 

从图中可以看出,ThreadLocal对象存在于堆中,有栈中的强引用指向它,也有ThreadLocalMap中的entry的弱引用键指向他。

“弱引⽤:只要垃圾回收机制⼀运⾏,不管JVM的内存空间是否充⾜,都会回收该对象占⽤的内存。”

而随着程序的运行,栈中ThreadLocal的强引用会消亡,只剩下弱引用连接着ThreadLocal独享,由于ThreadLocalMap.Entity中的key是弱引用,所以堆中的ThreadLocal对象会被回收(只要发生GC,弱引用对象就会被回收),但是ThreadLocalMap⽣命周期和Thread是⼀样的,它这时候如果不被回收,就会出现这种情况:ThreadLocalMap的key没了,value还在,这就会造成了内存泄漏问题(由弱引用引起的内存泄漏)。

而对于线程来说,线程的生命周期与应用程序的生命周期基本保持一致,所以一直会存在:Current Thread Refefence -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value -> Object的强引用,这样value所强引用的Object对象迟迟得不到回收,就会导致内存泄漏。

如何解决弱引用导致的内存泄露问题?

ThreadLocalMap的设计中已经考虑到这种情况,所以ThreadLocal的get()、set()、remove()的时候都会清除线程ThreadLocalMap里所有key为null的value。

一旦将value设置为null之后,就斩断了引用与真实内存之间的强引用,就能够真正的释放空间,防止内存泄漏。

但是这只是一种被动的方式,如果这些方法都没有被调用怎么办?那你就每次使用完ThreadLocal变量之后,执行remove方法。

总结:ThreadLocalMap中的弱引用以及调用ThreadLocal各种方法后的清理只是增加了一层防护手段,还是有可能会导致内存泄露,真正想防止内存泄漏,需要编码的规范,使用完ThreadLocal后,及时调用remove()方法释放内存空间。

 

那为什么还要维持一个弱引用呢?

设置ThreadLocal对象的弱引用,这样做的目的是确保ThreadLocal对象在没有其他强引用时可以被垃圾回收。

key设计成弱引⽤同样是为了防⽌内存泄漏(这是另一个原因引起的内存泄漏)。假如key被设计成强引⽤,如果ThreadLocal Reference被销毁,此时它指向ThreadLoca的强引⽤就没有了,但是此时key还强引⽤指向ThreadLoca,就会导致ThreadLocal不能被回收,这时候就发⽣了内存泄漏的问题。

两个内存泄漏问题是不一样的

  • 这里是ThreadLocal变量无法被回收,导致内存泄漏;

  • 而弱引用导致的则是Value指向的object无法被回收,导致内存泄漏;

总结

首先,如果让key使用强引用指向ThreadLocal,则ThreadLocal对象无法被回收,导致内存泄漏;为了解决这个问题,让key使用弱引用指向Threadlocal,而这也会导致了Value无法被回收,造成内存泄漏,如何解决呢?我们在使用完ThreadLocal对象后,及时使用remove方法释放内存空间即可。

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