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什么,你的ThreadLocal内存泄漏了?

什么,你的ThreadLocal内存泄漏了?

作者: IT一刻钟 | 来源:发表于2019-04-16 22:32 被阅读3次

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    又是一个风和日丽的早上。
    这天小美遇到了一个难题。


    原来小美在做用户服务鉴权的时候,需要根据每个请求获取token:

    //获取认证信息
    Authentication authentication = 
    tokenProvider.getAuthentication(jwt);
    //设置认证信息
    SecurityContext.setAuthentication(authentication);
    

    然后经过层层的调用,在业务代码里根据认证信息进行权限的判断,也就是鉴权。
    小美心里琢磨着,如果每个方法参数中都传递SecurityContext信息,就显的太过冗余,而且看着也丑陋。
    那么怎么才能隐式传递参数呢?
    这个当然难不倒小美,她决定用ThreadLocal来传递这个变量:

    class SecurityContextHolder {
        private static final ThreadLocal<SecurityContext> contextHolder 
        = new ThreadLocal<SecurityContext>();
        
        public SecurityContext getContext() {
            SecurityContext ctx = contextHolder.get();
            if (ctx == null) {
                contextHolder.set(createEmptyContext());
            }
            return ctx;
        }
    }
    ......(省略不必要的)
    SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(authentication);
    

    整体思路上就是将SecurityContext放入ThreadLocal,这样当一个线程缘起生灭的时候,这个值会贯穿始终。
    完美,小美喜滋滋的提交了代码,然后发布出去了。
    结果第二天系统就出现异常了,明明是这个用户A的发起的请求,到了数据库中,却发现是操作人是用户B的信息,一时间权限大乱。
    完蛋了。。。



    这是为什么呢?

    我们得先扯一扯ThreadLocal,Thread,ThreadLocalMap之间的爱恨情仇。


    ThreadLocal原理图.png

    图片解说:
    1.Thread即线程,内部有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap,key值是ThreadLocal,value值是指定的变量值;
    2.ThreadLocalMap内部有一个Entry数组,用来存储K-V值,之所以是数组,而不是一个Entry,是因为一个线程可能对应有多个ThreadLocal;
    3.ThreadLocal对象在线程外生成,多线程共享一个ThreadLocal对象,生成时需指定数据类型<?>,每个ThreadLocal对象都自定义了不同的threadLocalHashCode;
    4.ThreadLocal.set 首先根据当前线程Thread找到对应的ThreadLocalMap,然后将ThreadLocal的threadLocalHashCode转换为ThreadLocalMap里的Entry数组下标,并存放数据于Entry[]中;
    5.ThreadLocal.get 首先根据当前线程Thread找到对应的ThreadLocalMap,然后将ThreadLocal的threadLocalHashCode转换为ThreadLocalMap里的Entry数组下标,根据下标从Entry[]中取出对应的数据;
    6.由于Thread内部的ThreadLocal.ThreadLocalMap对象是每个线程私有的,所以做到了数据独立。

    于是我们知道了ThreadLocal是如何实现线程私有变量的。
    但是问题来了,如果线程数很多,一直往ThreadLocalMap中存值,那内存岂不是要撑死了?
    当然不是,设计者使用了弱引用来解决这个问题:

    static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
        Object value;
        Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
            super(k);
            value = v;
        }
    }
    

    不过这里的弱引用只是针对key。每个key都弱引用指向ThreadLocal。当把ThreadLocal实例置为null以后,没有任何强引用指向ThreadLocal实例,所以ThreadLocal将会被GC回收。然而,value不能被回收,因为当前线程存在对value的强引用。只有当前线程结束销毁后,强引用断开,所有值才将全部被GC回收,由此可推断出,只有这个线程被回收了,ThreadLocal以及value才会真正被回收。
    听起来很正常?



    那如果我们使用线程池呢?常驻线程不会被销毁。这就完蛋了,ThreadLocal和value永远无法被GC回收,造成内存泄漏那是必然的。
    而我们的请求进入到系统时,并不是一个请求生成一个线程,而是请求先进入到线程池,再由线程池调配出一个线程进行执行,执行完毕后放回线程池,这样就会存在一个线程多次被复用的情况,这就产生了这个线程此次操作中获取到了上次操作的值。

    怎么办呢?


    解决办法就是每次使用完ThreadLocal对象后,都要调用其remove方法,清除ThreadLocal中的内容。
    示例:

    public class ThreadLocalTest {
        static ThreadLocal<AtomicInteger> sequencer = ThreadLocal.withInitial(() -> new AtomicInteger(0));
        static class Task implements Runnable {
            @Override
            public void run() {
                int initial = sequencer.get().getAndIncrement();
                // 期望初始为0
                System.out.println(initial);
            }
        }
        public static void main(String[] args) {
            ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
            executor.execute(new Task());
            executor.execute(new Task());
            executor.execute(new Task());
            executor.execute(new Task());
            executor.execute(new Task());
            executor.execute(new Task());
            executor.shutdown();
        }
    }
    

    输出:
    0
    1
    0
    2
    3
    1
    这里就是错误的。
    如果每次执行完调用remove:

    @Override
    public void run() {
        int initial = sequencer.get().getAndIncrement();
        // 期望初始为0
        System.out.println(initial);
        sequencer.remove();
    }
    

    输出:
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    输出则正常。

    好了,本期就说到这里,转发加关注,是我分享的最大动力~

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