面試官:java ThreadLocal真的會造成內(nèi)存泄露嗎

更新時間：2021年08月25日 09:15:29 作者：中間件興趣圈

ThreadLocal，java面試過程中的“釘子戶”，在網(wǎng)上也充斥著各種有關ThreadLocal內(nèi)存泄露的問題，本文換個角度，先思考ThreadLocal體系中的ThreadLocalMap為什么要設計成弱引用

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家介紹一下ThreadLocal的知識，使大家對ThreadLocal有一個相對全面的認識。

ThreadLocal本地線程變量，主要用于解決數(shù)據(jù)訪問的競爭，通常用于多租戶、全鏈路壓測、鏈路跟蹤中保存線程上下文環(huán)境，在一個請求流轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)存儲在線程自己的局部變量中。

其整體架構如下圖所示：

在這里插入圖片描述

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(nèi)部結構為Key-Value鍵值對，其Key為ThreadLocal對象，Value為調(diào)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(shù)據(jù)存儲在線程對象自身中，從而避免多線程的競爭。

2、為什么會被設計為弱引用呢？

接下來我們來看一下ThreadLocalMap的聲明：

在這里插入圖片描述

什么？Map中的用于存儲鍵值對的Entry為什么要繼承WeakReference？

思考這個問題之前先和大家普及一下Java的4種引用類型，主要是在垃圾回收時java虛擬機會根據(jù)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(fā)SoftReference所指向?qū)ο蟮幕厥眨坏绻|發(fā)Full GC，那SoftReference所指向的對象將被回收。備注：是除了軟引用之外沒有其他強引用引用的情況下。
弱引用(WeakReference) :如果對象除了有弱引用指向它后沒有其他強引用關聯(lián)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(chǎn)生任何影響，但在執(zhí)行垃圾回收后垃圾收集器會通過注冊在PhantomeReference上的隊列來通知應用程序?qū)ο蟊换厥铡?/li>

從四種弱引用的實際作用來說，主要是與垃圾回收器配合，決策什么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。

在這里插入圖片描述

根據(jù)第一部分，聲明了一個TheadLocal對象，并且一個線程通過調(diào)用threadLocal對象的set(Object value)存儲了一個對象，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(shù)據(jù)并不是存儲在ThreadLocal對象中，而是存儲在當前調(diào)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(fā)生什么問題？

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(fā)，有強引用指向threadlocal obj。此時會違背用戶的初衷，造成所謂的內(nèi)存泄露。

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

3、大量Entry造成的內(nèi)存溢出問題探討

亮出了自己的觀點，接下來我們再延伸一下，想再來談談網(wǎng)絡上關于ThreadLocalMap中存儲大量Entry對象導致的內(nèi)存“泄露”問題。

溫馨提示：本節(jié)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，而不是人云亦云。

網(wǎng)絡觀點：在使用ThreadLocal中set方法與remove方法需要成對執(zhí)行，需要沒有執(zhí)行remove方法會造成內(nèi)存泄露？甚至造成內(nèi)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(diào)用remove方法也不太容易造成內(nèi)存溢出，因為從存儲結構來看，除非創(chuàng)建海量線程，并且這些線程都不釋放，導致大量線程內(nèi)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(shù)不多，取決于關聯(lián)的ThreadLocal對象個數(shù)，故我們需要的關注點而不是remove方法，而是防止線程資源泄露。