面試官:java ThreadLocal真的會造成內存泄露嗎

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1、ThreadLocal知識體系

本文還是不能免俗，在回答這個問題之前需要先和大傢介紹一下ThreadLocal的知識，使大傢對ThreadLocal有一個相對全面的認識。

ThreadLocal本地線程變量，主要用於解決數據訪問的競爭，通常用於多租戶、全鏈路壓測、鏈路跟蹤中保存線程上下文環境，在一個請求流轉中非常方便的獲取一些關鍵信息，例如當前的租戶信息、壓測標記。

ThreadLocal正如其名，本地線程變量，即數據存儲在線程自己的局部變量中。

其整體架構如下圖所示：

在這裡插入圖片描述

ThreadLocal的核心設計理念總結如下：

  • 每一個線程對象會維護一個私有屬性:ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals。
  • ThreadLocalMap內部結構為Key-Value鍵值對，其Key為ThreadLocal對象，Value為調用ThreadLocal的set方法設置的值。

一言以蔽之：ThreadLocal是將線程需要訪問的數據存儲在線程對象自身中，從而避免多線程的競爭。

2、為什麼會被設計為弱引用呢？

接下來我們來看一下ThreadLocalMap的聲明：

在這裡插入圖片描述

什麼？Map中的用於存儲鍵值對的Entry為什麼要繼承WeakReference？

思考這個問題之前先和大傢普及一下Java的4種引用類型，主要是在垃圾回收時java虛擬機會根據不同的引用類型采取不同的措施。

  • 強引用：java默認的引用類型，例如 Object a = new Object();其中 a 為強引用，new Object()為一個具體的對象。一個對象從根路徑能找到強引用指向它，jvm虛擬機就不會回收。
  • 軟引用(SoftReference)：進行年輕代的垃圾回收不會觸發SoftReference所指向對象的回收；但如果觸發Full GC，那SoftReference所指向的對象將被回收。備註：是除瞭軟引用之外沒有其他強引用引用的情況下。
  • 弱引用(WeakReference) :如果對象除瞭有弱引用指向它後沒有其他強引用關聯它，當進行年輕代垃圾回收時，該引用指向的對象就會被垃圾回收器回收。
  • 虛引用(PhantomeReference) 該引用指向的對象，無法對垃圾收集器收集對象時產生任何影響，但在執行垃圾回收後垃圾收集器會通過註冊在PhantomeReference上的隊列來通知應用程序對象被回收。

從四種弱引用的實際作用來說，主要是與垃圾回收器配合，決策什麼時候可以將被引用的對象回收。

理論看起來有點晦澀難懂，接下來筆者將以圖解的方式，爭取將該問題闡述清楚。

在這裡插入圖片描述

根據第一部分，聲明瞭一個TheadLocal對象，並且一個線程通過調用threadLocal對象的set(Object value)存儲瞭一個對象，其引用如上圖所示。

ThreadLocal的設計比較晦澀難懂，究其原因是我們通過threadLocal對象的set方法進行存儲值，但數據並不是存儲在ThreadLocal對象中，而是存儲在當前調用該方法的線程對象中。但從應用者的角度來看，我們操作的對象是ThreadLocal，從設計上來說就應該為它考慮。

試問一個問題：如果應用程序覺得ThreadLocal對象的使命完成，將threadLocal ref 設置為null，如果Entry中引用ThreadLocald對象的引用類型設置為強引用的話，會發生什麼問題？

答案是：ThreadLocal對象會無法被垃圾回收器回收，因為從thread對象出發，有強引用指向threadlocal obj。此時會違背用戶的初衷，造成所謂的內存泄露。

由於ThreadLocalMap中的key是指向ThreadLocal，故從設計角度來看，設計為弱引用，將不會幹擾用戶的釋放ThreadLocal意圖。

3、大量Entry造成的內存溢出問題探討

亮出瞭自己的觀點，接下來我們再延伸一下，想再來談談網絡上關於ThreadLocalMap中存儲大量Entry對象導致的內存“泄露”問題。

溫馨提示：本節僅代表我當前的觀點，希望各位讀者朋友們帶著批判與辨證的思維來一起看待問題，而不是人雲亦雲。

網絡觀點：在使用ThreadLocal中set方法與remove方法需要成對執行，需要沒有執行remove方法會造成內存泄露？甚至造成內存溢出？

我的觀點：當然能成對使用當然更好，但在實際情況中，其實不調用remove方法也不太容易造成內存溢出，因為從存儲結構來看，除非創建海量線程，並且這些線程都不釋放，導致大量線程內部持有的ThreadLocalMap中對象一直不會釋放，但一個線程所持有的Entry對象個數不多，取決於關聯的ThreadLocal對象個數，故我們需要的關註點而不是remove方法，而是防止線程資源泄露。

總結

本篇文章就到這裡瞭，希望能給你帶來幫助，也希望您能夠多多關註WalkonNet的更多內容！

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