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learn.lianglianglee.com/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/47 内存泄漏——为何每次用完 ThreadLocal 都要调用 remove()？.md.html
周伟 0f006e4e9b add
2022-05-11 18:57:05 +08:00

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<li>
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<p id="tip" align="center"></p>
<div><h1>47 内存泄漏——为何每次用完 ThreadLocal 都要调用 remove()？</h1>
<p>在本课时我们主要讲解为什么用完 ThreadLocal 之后都要求调用 remove 方法？</p>
<p>首先，我们要知道这个事情和内存泄漏有关，所以就让我们先来看一下什么是内存泄漏。</p>
<h3>什么是内存泄漏</h3>
<p>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<strong>内存泄漏</strong>。</p>
<p>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的越来越多，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。</p>
<p>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。</p>
<h4>Key 的泄漏</h4>
<p>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。</p>
<p>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。</p>
<p>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。</p>
<p>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：</p>
<pre><code class="language-java">static class Entry extends WeakReference&lt;ThreadLocal&lt;?&gt;&gt; {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal&lt;?&gt; k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
</code></pre>
<p>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。</p>
<p>这就是为什么 Entry 的 key 要使用弱引用的原因。</p>
<h4>Value 的泄漏</h4>
<p>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：</p>
<pre><code class="language-java">static class Entry extends WeakReference&lt;ThreadLocal&lt;?&gt;&gt; {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal&lt;?&gt; k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
</code></pre>
<p>可以看到，value = v 这行代码就代表了强引用的发生。</p>
<p>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的回收。</p>
<p>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）：</p>
<p><img src="assets/Cgq2xl5Pld-AHFhJAADLtGXmSxc833.png" alt="img" /></p>
<p>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。</p>
<p>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。</p>
<p>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。</p>
<p>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。</p>
<p>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。</p>
<h4>如何避免内存泄露</h4>
<p>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。</p>
<p>我们来看一下 remove 方法的源码：</p>
<pre><code class="language-java">public void remove() {
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
if (m != null)
m.remove(this);
}
</code></pre>
<p>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。</p>
<p>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。</p>
</div>
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