为何每次用完ThreadLocal都要调用remove()?

  • 什么是内存泄漏
  • Key 的泄漏
  • Value 的泄漏
  • 如何避免内存泄露

什么是内存泄漏

内存泄漏指的是,当某一个对象不再有用的时候,占用的内存却不能被回收,这就叫作内存泄漏。
因为通常情况下,如果一个对象不再有用,那么我们的垃圾回收器 GC,就应该把这部分内存给清理掉。这样的话,就可以让这部分内存后续重新分配到其他的地方去使用;否则,如果对象没有用,但一直不能被回收,这样的垃圾对象如果积累得越来越多,则会导致我们可用的内存越来越少,最后发生内存不够用的 OOM 错误。
下面我们来分析一下,在 ThreadLocal 中这样的内存泄漏是如何发生的。

Key 的泄漏

在上一讲中,我们分析了 ThreadLocal 的内部结构,知道了每一个 Thread 都有一个 ThreadLocal.ThreadLocalMap 这样的类型变量,该变量的名字叫作 threadLocals。线程在访问了 ThreadLocal 之后,都会在它的 ThreadLocalMap 里面的 Entry 中去维护该 ThreadLocal 变量与具体实例的映射。
我们可能会在业务代码中执行了 ThreadLocal instance = null 操作,想清理掉这个 ThreadLocal 实例,但是假设我们在 ThreadLocalMap 的 Entry 中强引用了 ThreadLocal 实例,那么,虽然在业务代码中把 ThreadLocal 实例置为了 null,但是在 Thread 类中依然有这个引用链的存在。
GC 在垃圾回收的时候会进行可达性分析,它会发现这个 ThreadLocal 对象依然是可达的,所以对于这个 ThreadLocal 对象不会进行垃圾回收,这样的话就造成了内存泄漏的情况。
JDK 开发者考虑到了这一点,所以 ThreadLocalMap 中的 Entry 继承了 WeakReference 弱引用,代码如下所示:
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> { /** The value associated with this ThreadLocal. */ Object value; Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) { super(k); value = v; } }
可以看到,这个 Entry 是 extends WeakReference。弱引用的特点是,如果这个对象只被弱引用关联,而没有任何强引用关联,那么这个对象就可以被回收,所以弱引用不会阻止 GC。因此,这个弱引用的机制就避免了 ThreadLocal 的内存泄露问题。
这就是为什么 Entry 的 key 要使用弱引用的原因。

Value 的泄漏

可是,如果我们继续研究的话会发现,虽然 ThreadLocalMap 的每个 Entry 都是一个对 key 的弱引用,但是这个 Entry 包含了一个对 value 的强引用,还是刚才那段代码:
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> { /** The value associated with this ThreadLocal. */ Object value; Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) { super(k); value = v; } }
可以看到,value = v 这行代码就代表了强引用的发生。
正常情况下,当线程终止,key 所对应的 value 是可以被正常垃圾回收的,因为没有任何强引用存在了。但是有时线程的生命周期是很长的,如果线程迟迟不会终止,那么可能 ThreadLocal 以及它所对应的 value 早就不再有用了。在这种情况下,我们应该保证它们都能够被正常地回收。
为了更好地分析这个问题,我们用下面这张图来看一下具体的引用链路(实线代表强引用,虚线代表弱引用):




可以看到,左侧是引用栈,栈里面有一个 ThreadLocal 的引用和一个线程的引用,右侧是我们的堆,在堆中是对象的实例。
我们重点看一下下面这条链路:Thread Ref → Current Thread → ThreadLocalMap → Entry → Value → 可能泄漏的value实例。
这条链路是随着线程的存在而一直存在的,如果线程执行耗时任务而不停止,那么当垃圾回收进行可达性分析的时候,这个 Value 就是可达的,所以不会被回收。但是与此同时可能我们已经完成了业务逻辑处理,不再需要这个 Value 了,此时也就发生了内存泄漏问题。
JDK 同样也考虑到了这个问题,在执行 ThreadLocal 的 set、remove、rehash 等方法时,它都会扫描 key 为 null 的 Entry,如果发现某个 Entry 的 key 为 null,则代表它所对应的 value 也没有作用了,所以它就会把对应的 value 置为 null,这样,value 对象就可以被正常回收了。
但是假设 ThreadLocal 已经不被使用了,那么实际上 set、remove、rehash 方法也不会被调用,与此同时,如果这个线程又一直存活、不终止的话,那么刚才的那个调用链就一直存在,也就导致了 value 的内存泄漏。

如何避免内存泄露

分析完这个问题之后,该如何解决呢?解决方法就是我们本课时的标题:调用 ThreadLocal 的 remove 方法。调用这个方法就可以删除对应的 value 对象,可以避免内存泄漏。
我们来看一下 remove 方法的源码:
public void remove() { ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread()); if (m != null) m.remove(this); }
可以看出,它是先获取到 ThreadLocalMap 这个引用的,并且调用了它的 remove 方法。这里的 remove 方法可以把 key 所对应的 value 给清理掉,这样一来,value 就可以被 GC 回收了。
所以,在使用完了 ThreadLocal 之后,我们应该手动去调用它的 remove 方法,目的是防止内存泄漏的发生。
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10-07 20:48
门头沟学院 Java
不敢追175女神:可能是实习上着班想到后面还要回学校给导师做牛马,看着身边都是21-25的年纪,突然emo了了
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ProMonkey2024:5个oc?厉害! 但是有一个小问题:谁问你了?😡我的意思是,谁在意?我告诉你,根本没人问你,在我们之中0人问了你,我把所有问你的人都请来 party 了,到场人数是0个人,誰问你了?WHO ASKED?谁问汝矣?誰があなたに聞きましたか?누가 물어봤어?我爬上了珠穆朗玛峰也没找到谁问你了,我刚刚潜入了世界上最大的射电望远镜也没开到那个问你的人的盒,在找到谁问你之前我连癌症的解药都发明了出来,我开了最大距离渲染也没找到谁问你了我活在这个被辐射蹂躏了多年的破碎世界的坟墓里目睹全球核战争把人类文明毁灭也没见到谁问你了(别的帖子偷来的,现学现卖😋)
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