ThreadLocal内存泄露分析

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看到有人在讨论ThreadLocal,我产生了三个疑问:

1. ThreadLocal.ThreadLocalMap中提到的弱引用,弱引用究竟会不会被回收?
2. 弱引用什么情况下回收?
3. JAVA的ThreadLocal和在什么情况下会内存泄露?

带着这些疑问,自己模拟了一下ThreadLocal中ThreadLocalMap(ThreadLocalMap本身并不是在Threadlocal中,准确的说,是在Thread类中,ThreadLocal只不过是代理操作了当前Thread中的ThreadLocalMap)的结构,先展示下自己涉及的结构:
ThreadLocal内存泄露分析1
自己实现一个simple的ThreadLocalMap,里面用一个entry用来存放由自己模拟的ThreadLocal调用set方法set进去的值。
并且和JDK的ThreadLocalMap一样里面Entry对象的key用weakReference封装。

Main方法如下:
ThreadLocal内存泄露分析2
设置运行参数:

-verbose:gc

看输出结果:

ThreadLocal内存泄露分析3

这里我已经模拟出了内存泄露的问题,可以看到FULL GC以后,内存还是被占用,且仔细观察可以看到,这个map中的Key已经有为null了。换句话说你通过Key已经不能获取到value了,当然map.get(null)也是可以的,不过
JAVA里的ThreadLocal不会这么去做,因为Map中key==null的元素可能不唯一。
从我的Main方法中可以看到,我有th=null的操作,但是还是有内存泄露,原因稍后分析。但有一点可以确定:th=null在这里不能如我们想象的将ThreadLocal th 的引用释放掉后,里面的key,value对象也释放,可能会有疑问
我这里持有了ThreadLocalMap的引用tm所以不会回收,但实际上,手动设置JAVA的ThreadLocal为null时,当前线程任然持有ThreadLocalMap的引用,所以不会回收我这里和JAVA是类似的

回到刚开始提出的3个问题,一一解答:
1. ThreadLocal.ThreadLocalMap中提到的弱引用,弱引用究竟会不会被回收?
会被回收,如上图所示。key 已经有null的情况了。第一个Key不为null,原因在第二点。在经历过FULL GC后 所有的key都被回收了。
2. 弱引用什么情况下回收?
弱引用在GC(包括MinitorGC和Full GC)时,被扫描到就会被回收,但是有一个前提,该弱引用在外部没有被引用到(这个时候外部的引用等于强引用)。
换句话说,如果我main方法中持有一个key的引用,哪怕他put进Map后被设置为弱引用的,也不会被回收。见下图

ThreadLocal内存泄露分析4
GC 日志:

ThreadLocal内存泄露分析5

3. JAVA的ThreadLocal和在什么情况下会内存泄露?
答案是不会,原因如下图,在我们调用ThreadLocal.set()的时候,会做一个将Key== null 的元素清理掉的工作,具体做法是:
第一步:ThreadLocalMap 拿threadLocalHashCode与长度减一相与,求出哈希表的位置下图中的 i 。
第二步:编列Entry,如果找到key相等的,覆盖原值! 或者找到key==null的,将值set进去,并且将遍历时路过的key==null的元素和他的value都置为null,,释放内存
第三步:最后一个if条件时,做rehash的动作,即:将Entry里的元素重新计算一下Hash值,放到合适的位置去,猜想是为了加快下次访问的速度。

ThreadLocal内存泄露分析6

总结:
从这里看出,JAVA的ThreadLocal对Key使用到了弱引用,但是为了保证不再内存泄露,在每次set.get的时候主动对key==null的entry做遍历回收。
虽然不会造成内存泄露,但是因为只有在每次set,get的时候才会对entry做key==null的判断,从而释放内存,所以可能使大对象在内存中存活很长一段时间,从而占用内存。
所以,我们在使用完ThreadLocal里的对象后最好能手动remove一下,或者至少调用下ThreadLocal.set(null)。
值得注意的是ThreadLocal中的key是当前当前ThreadLocal自己,就像上面模拟的外部持有强引用的情况,ThreadLocal.ThreadLocalMap中的key==null情况很少出现,因为,大部分情况ThreadLocal是以单例模式一直存在的。

附上 demo 源码:ThreadLocal_source

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3 thoughts on “ThreadLocal内存泄露分析

  1. >>从这里看出,JAVA的ThreadLocal对Key使用到了弱引用,但是为了保证不再内存泄露,在每次set.get的时候主动对key==null的entry做遍历回收。
    不能保证,k==null这块,一直都能走到吧?如果不能,一样存在泄漏的可能性。

    1. 在完成set,或get操作前的编列,只要遍历到k==null 的都会回收,虽然不能一次set,get就回收所有k==null的,但是只要有get,set操作就会把key==null的回收。

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