目錄

ThreadLocal內(nèi)存泄漏的原因？

改進和優(yōu)化

cleanSomeSlots方法

expungeStaleEntry方法

replaceStaleEntry方法

為什么使用弱引用？

Thread.exit()

ThreadLocal內(nèi)存泄漏最佳解決方案

在使用完畢后立即清理ThreadLocal

使用InheritableThreadLocal替代ThreadLocal

使用弱引用清理ThreadLocal

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ThreadLocal內(nèi)存泄漏的原因？

ThreadLocal是為了解決多線程共享訪問對象帶來的線程安全問題。它通過為每個線程分配一個對象實例，達到隔離的目的，使得線程之間互不影響。與同步機制不同的是，同步機制以時間換空間，控制線程訪問共享對象的順序，而ThreadLocal則是為每個線程分配一個對象實例，犧牲了空間效率換來時間效率。但是，在ThreadLocal使用過程中存在內(nèi)存泄漏的風(fēng)險，如果線程執(zhí)行結(jié)束后，ThreadLocal，ThreadLocalMap，entry都會被回收掉，但在線程池中，線程是復(fù)用的，所以ThreadLocal的內(nèi)存泄漏就值得我們關(guān)注。

ThreadLocal內(nèi)存泄漏的原因主要是因為在使用ThreadLocal時沒有及時清理ThreadLocal對象所引用的線程特有的副本。具體來說，當一個線程結(jié)束后，如果沒有手動清理或者調(diào)用remove方法來移除對應(yīng)的ThreadLocal對象，那么這個ThreadLocal對象仍然會被ThreadLocalMap持有，而ThreadLocalMap是通過弱引用來關(guān)聯(lián)ThreadLocal對象的，如果ThreadLocal對象沒有被其他強引用持有，那么在垃圾回收的時候就會被回收，但是對應(yīng)的線程特有的副本卻無法被回收，從而導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。

另外，如果使用線程池來管理線程，線程池中的線程是會被復(fù)用的，而不會在每次任務(wù)執(zhí)行結(jié)束后銷毀線程。這就意味著線程池中的線程仍然持有之前任務(wù)中創(chuàng)建的ThreadLocal對象，而這些對象對應(yīng)的線程特有的副本卻不會被釋放，從而導(dǎo)致內(nèi)存泄漏的問題。

改進和優(yōu)化

對于ThreadLocal內(nèi)存泄漏的問題，Java在不同版本中進行了不同的改進和優(yōu)化。以下是一些改進措施：

cleanSomeSlots方法

cleanSomeSlots方法的改進： 在JDK 6之前，ThreadLocalMap中沒有自動清理過期Entry的機制。JDK 7引入了cleanSomeSlots方法來解決這個問題。每次調(diào)用set或get方法時，會以一定的概率觸發(fā)該方法，該方法會遍歷整個表格，并清理掉過期的Entry。這樣可以減輕內(nèi)存泄漏的風(fēng)險，使得那些已經(jīng)過期且無法再被訪問的線程特有副本得到釋放。

public class MyThreadLocal<T> extends ThreadLocal<T> {@Overrideprotected T initialValue() {// 初始化方法return ...;}@Overridepublic void set(T value) {super.set(value);cleanSomeSlots();}@Overridepublic T get() {T value = super.get();cleanSomeSlots();return value;}private void cleanSomeSlots() {ThreadLocalMap map = getMap(Thread.currentThread());if (map != null) {map.cleanSomeSlots();}}
}

expungeStaleEntry方法

expungeStaleEntry方法的改進： JDK 8引入了expungeStaleEntry方法，該方法用于顯式地清理過期的Entry。在ThreadLocalMap的size超過閾值時被調(diào)用，該方法會遍歷整個表格，將key為null的Entry移除以釋放關(guān)聯(lián)的線程特有副本。

public class MyThreadLocal<T> extends ThreadLocal<T> {@Overrideprotected T initialValue() {// 初始化方法return ...;}@Overridepublic void set(T value) {super.set(value);expungeStaleEntry();}@Overridepublic T get() {T value = super.get();expungeStaleEntry();return value;}private void expungeStaleEntry() {ThreadLocalMap map = getMap(Thread.currentThread());if (map != null) {map.expungeStaleEntry();}}
}

replaceStaleEntry方法

replaceStaleEntry方法的改進： JDK 9引入了replaceStaleEntry方法，用于在創(chuàng)建新的Entry時替換已經(jīng)過期的Entry。該方法主要解決了JDK 8中可能出現(xiàn)的并發(fā)問題，保證在替換Entry時不會有其他線程同時訪問舊的Entry，從而避免了可能的內(nèi)存泄漏。

public class MyThreadLocal<T> extends ThreadLocal<T> {@Overrideprotected T initialValue() {// 初始化方法return ...;}@Overridepublic void set(T value) {super.set(value);replaceStaleEntry();}@Overridepublic T get() {T value = super.get();replaceStaleEntry();return value;}private void replaceStaleEntry() {ThreadLocalMap map = getMap(Thread.currentThread());if (map != null) {map.replaceStaleEntry();}}
}

為什么使用弱引用？

使用弱引用主要是為了解決ThreadLocal中的內(nèi)存泄漏問題。在線程局部變量中，如果使用強引用，即使在業(yè)務(wù)代碼中將ThreadLocal實例設(shè)置為null，由于Entry強引用著ThreadLocal，ThreadLocal對象無法被垃圾回收，從而導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。

而使用弱引用修飾ThreadLocal可以解決這個問題。當ThreadLocal實例不再被業(yè)務(wù)代碼使用時，由于ThreadLocalMap中使用了弱引用來引用ThreadLocal實例，ThreadLocal實例會在下一次垃圾回收時被正確地回收掉。同時，在ThreadLocal的生命周期中會對key為null的臟entry進行處理，避免出現(xiàn)潛在的內(nèi)存泄漏。

盡管使用弱引用會導(dǎo)致可能出現(xiàn)一些內(nèi)存泄漏問題，但相比起使用強引用造成的內(nèi)存泄漏，弱引用的使用能夠保證在ThreadLocal的生命周期內(nèi)盡可能地避免內(nèi)存泄漏問題，從而提高應(yīng)用的安全性和可靠性。

需要注意的是，雖然使用弱引用可以減少內(nèi)存泄漏的潛在問題，但仍然需要在使用ThreadLocal時注意及時清理和移除不再使用的ThreadLocal實例，以確保整體系統(tǒng)的資源利用效率。

Thread.exit()

Thread.exit()方法是一個廢棄的方法，不推薦使用。它會導(dǎo)致線程突然終止，可能會破壞線程的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)完整性，并且無法保證所有資源的正確釋放。在正常情況下，應(yīng)該通過執(zhí)行完任務(wù)或者正常結(jié)束的方式讓線程退出。如果需要強制終止線程，可以通過調(diào)用Thread的interrupt方法來進行管理和控制。

public class InterruptExample {public static void main(String[] args) {Thread thread = new Thread(() -> {while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {// 執(zhí)行線程的任務(wù)// ...// 檢查中斷標志if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {System.out.println("線程被中斷，退出循環(huán)");break;}}System.out.println("線程退出");});thread.start();// 給線程發(fā)送中斷信號thread.interrupt();}}

在這個示例中，線程在while循環(huán)中執(zhí)行任務(wù)，并在每次循環(huán)開始時檢查中斷標志。如果中斷標志被設(shè)置，線程會退出循環(huán)并輸出相應(yīng)信息。

在main方法中，我們使用thread.interrupt()方法給線程發(fā)送中斷信號。這會將線程的中斷標志設(shè)置為true。線程在下一次循環(huán)開始時會檢查到這個中斷標志，并做出相應(yīng)的處理來退出循環(huán)。

這種方式可以安全地控制線程的退出，避免了Thread.exit()方法可能導(dǎo)致的問題。同時，它也提供了更靈活和可控的方式來管理線程的生命周期。

ThreadLocal內(nèi)存泄漏最佳解決方案

由于ThreadLocal為每個線程維護一個獨立的變量副本，因此如果沒有及時清理ThreadLocal，可能會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏問題。下面是一些解決ThreadLocal內(nèi)存泄漏問題的最佳實踐：

在使用完畢后立即清理ThreadLocal

及時清理是防止內(nèi)存泄漏的最佳解決方案之一。確保在使用完ThreadLocal后調(diào)用其remove()方法，清除數(shù)據(jù)。

特別是在使用線程池的情況下，由于線程的復(fù)用性，如果沒有清理ThreadLocal，可能會導(dǎo)致線程中保存的數(shù)據(jù)對后續(xù)線程產(chǎn)生干擾，進而導(dǎo)致業(yè)務(wù)邏輯出現(xiàn)問題。因此，類似于加鎖與解鎖一樣，使用完ThreadLocal后就應(yīng)該立即清理，以確保下次使用時不會受到上次使用遺留下來的數(shù)據(jù)的影響。

public class UserContext {private static final ThreadLocal<User> USER_THREAD_LOCAL = new ThreadLocal<>();public static void setUser(User user) {USER_THREAD_LOCAL.set(user);}public static User getUser() {return USER_THREAD_LOCAL.get();}public static void clear() {USER_THREAD_LOCAL.remove();}
}

在這個示例中，我們定義了一個靜態(tài)的ThreadLocal變量USER_THREAD_LOCAL，并提供了setUser、getUser和clear方法，在使用完USER_THREAD_LOCAL后，可以調(diào)用clear方法清理ThreadLocal。

通過及時清理ThreadLocal，可以有效避免內(nèi)存泄漏問題，并確保數(shù)據(jù)在不同線程間的隔離性。

使用InheritableThreadLocal替代ThreadLocal

如果需要在父線程和子線程之間共享ThreadLocal變量，可以使用InheritableThreadLocal替代ThreadLocal。InheritableThreadLocal也是一種ThreadLocal，但它可以讓子線程繼承父線程的ThreadLocal變量副本，從而避免重復(fù)創(chuàng)建副本的問題。

public class InheritableRequestContext {private static final InheritableThreadLocal<String> REQUEST_ID = new InheritableThreadLocal<>();public static void setRequestId(String requestId) {REQUEST_ID.set(requestId);}public static String getRequestId() {return REQUEST_ID.get();}public static void clear() {REQUEST_ID.remove();}
}

在這個示例中，我們使用了InheritableThreadLocal來定義共享變量REQUEST_ID，并提供了setRequestId、getRequestId和clear方法，以便在線程間共享該變量。

使用弱引用清理ThreadLocal

使用弱引用來清理ThreadLocal。通過將ThreadLocal變量存儲在WeakReference中，可以讓垃圾回收器在需要釋放內(nèi)存時自動清理ThreadLocal變量。

public class WeakRequestContext {private static final ThreadLocal<WeakReference<String>> REQUEST_ID = new ThreadLocal<>();public static void setRequestId(String requestId) {REQUEST_ID.set(new WeakReference<>(requestId));}public static String getRequestId() {WeakReference<String> ref = REQUEST_ID.get();return ref != null ? ref.get() : null;}public static void clear() {REQUEST_ID.remove();}
}

在這個示例中，我們使用了ThreadLocal和WeakReference來定義變量REQUEST_ID，并提供了setRequestId、getRequestId和clear方法。

總之，為避免ThreadLocal內(nèi)存泄漏問題，可以采用立即清理、使用InheritableThreadLocal和使用弱引用等多種解決方案。在具體場景中，可以根據(jù)實際情況選擇最佳的解決方案。