java多线程——ThreadLocal内存泄露问题

1、背景

ThreadLocal是线程内部的数据存储类，该存储类存储的对象只能在指定线程内部才能使用，其他线程无法获取

2、依赖的基础——常见的引用类型

从JDK 1.2版本开始，对象的引用被划分为4种级别，从而使程序能更加灵活地控制对象的生命周期。这4种级别由高到低依次为：强引用、软引用、弱引用和虚引用。

Java中4种引用的级别和强度由高到低依次为：强引用 -> 软引用 -> 弱引用 -> 虚引用

引用类型	被垃圾回收时间	用途	生存时间
强引用	从来不会	对象的一般状态	JVM停止运行时终止
软引用	当内存不足时	对象缓存	内存不足时终止
弱引用	正常垃圾回收时	对象缓存	垃圾回收后终止
虚引用	正常垃圾回收时	跟踪对象的垃圾回收	垃圾回收后终止

2.1 强引用(StrongReference)

强引用：某个对象没有指向它了，该对象就会被回收。否则，它永远不会被回收，直到OOM（OOM，全称“Out Of Memory”，翻译成中文就是“内存用完了”）

• 测试代码

public class StrongReference {

    public static class Strong{
        @Override
        protected void finalize() throws Throwable {
            //Java 技术允许使用 finalize() 方法在垃圾收集器将对象从内存中清除出去之前做必要的清理工作。
            System.out.println("finalize ....");
        }
    }


    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Strong strong = new Strong();
        // 此时没有指向strong对象，则会被垃圾回收机制回收掉
//        strong = null;
        System.out.println("s=" + strong);
        System.gc();
        System.in.read();// 阻塞main线程，给垃圾回收线程时间执行
    }
}

• 结果

s=null
finalize ....
s=com.ysl.domain.StrongReference$Strong@2e817b38

2.2 软引用(SoftReference)

软引用：空间够的时候任意分配，空间不够的时候软引用会被回收。

为了测试方便设置JVM启动参数-Xms20M -Xmx20M

• 测试代码

public class SoftRef {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SoftReference<byte[]> softReference = new SoftReference<>(new byte[1024 * 1024 * 10]);
        System.out.println(softReference.get());
        Thread.sleep(500);
        System.out.println(softReference.get());
        // 若heap空间不够，会先引用软引用回收掉
        // 假如是强引用的话，会OOM
        byte[] b = new byte[1024 * 1024 * 10];
        System.out.println(softReference.get());
    }
}

• 结果

[B@2e817b38
[B@2e817b38
null

2.3 弱引用(WeakReference)

弱引用：每次进行GC时会回收弱引用

弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。

/**
 * @date: 2022/5/24
 * @FileName: WeakRef
 * @author: Yan
 * @Des:
 */
public class WeakRef {
    public static class MyObject{
        @Override
        protected void finalize() throws Throwable {
            System.out.println("finalizing myObject");
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        WeakReference<MyObject> wr = new WeakReference<>(new MyObject());
        System.out.println(wr.get());
        System.gc();
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println(wr.get());
    }
}

com.ysl.threadlocal.entity.WeakRef$MyObject@8efb846
finalizing myObject
null

2.4 虚引用(PhantomReference)

1. 虚引用顾名思义，就是形同虚设。与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。
2. 如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。
3. 虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。

为了测试方便设置JVM启动参数-Xms5M -Xmx5M

• 测试代码

  /**
   * @date: 2022/5/24
   * @FileName: PhantomRef
   * @author: Yan
   * @Des:
   */
  public class PhantomRef {
      private static final List<byte[]> LIST = new ArrayList<>();
  
      private static final ReferenceQueue<Person> QUEUE = new ReferenceQueue<>();
  
      public static void main(String[] args) {
          PhantomReference<Person> personPhantomReference = new PhantomReference<>(new Person(), QUEUE);
          System.out.println(personPhantomReference.get());
  
          ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024);
          // 业务线程
          new Thread(() -> {
              while (true){
                  LIST.add(new byte[1024 * 1024]);
                  try {
                      Thread.sleep(1000);
                  } catch (InterruptedException e){
                      e.printStackTrace();
                  }
                  System.out.println("业务对象的personPhantomReference"+ personPhantomReference.get());
              }
          }, "BussinessThread").start();
  
          // gc线程
          new Thread(() -> {
              while (true) {
                  Reference<? extends Person> poll = QUEUE.poll();
                  if (poll != null) {
                      System.out.println("--虚引用对象被jvm回收" + poll);
                  }
              }
          }, "GCThread").start();
      }
  }
  

• 结果

  null
  --虚引用对象被jvm回收java.lang.ref.PhantomReference@2d46c162
  业务对象的personPhantomReferencenull
  业务对象的personPhantomReferencenull
  

3.ThreadLocal的应用场景

1. 在同一个线程内参数的传递
2. @Transactional
   在同一个数据库中要进行install和update操作，就要获取数据库连接的connection，而当前线程是在同一个事务中，要保证事务的一致性，则conncetion必须是同一个才能保证事务，这个时候就可以用ThreadLocal，把Connection放在ThreadLocal中来进行存储和传递

4.内存泄露

内存泄露分两种

4.1 ThreadLocal自身的内存泄露问题

解决方案：ThreadLocal定义成弱引用（在某种程度上解决key不为null导致的内存泄露问题），这样就可以成功被gc回收

解释：

正常情况下我们的线程Thread里面会定义一个map，而这个map就是我们的ThreadLocalMap （通过阅读Thread的源码可以看到这一点）

而这个ThreadLocalMap的key指向的是我们的ThreadLocal对象，而这个ThreadLocal中的set方法，在set的时候会指向一个this，this做为key，这个key指向的正是ThreadLocal

若把key的指向设置成强引用，然后把tl（ThreadLocal的一个对象实例）这个对象置为null，则此时，key是不会被gc回收的，这种情况下就会导致key的一个内存泄露问题，若设置成弱引用，每次gc的时候都可以被回收到；

而value值一般都是设置成强引用的，因为value存储的是我们的业务变量，一般情况下，业务变量是不允许其丢失的，所以是要设置为强引用，同样的这也会造成内存的泄露

4.2线程池下的内存泄露

这种内存泄漏并不是ThreadLocal tl =null导致，而是因为线程没有被回收，但是我们又不想使用该变量了，进而造成了对象一直存在于ThreadLocalMap中没有被回收，从而导致了内存泄漏。

解决方案：ThreadLocal使用完成后，及时调用remove方法(主要是解决value强引用导致的内存泄漏问题)，将其从ThreadLocaMap中移除，从而避免内存泄漏。

注意∶

使用线程池时，线程用完后一定要对ThreadLocalMap (每个线程都有一个ThreadLocalMap) 进行清除操作(ThreadLocalMap map= null,彻底清除，回收整个map)，否则后面再拿到该线程的人都可以读到之前的数据，时间长了，ThreadLocalMap也会被填满。

作者：我是你下药都得不到的男人
链接：https://juejin.cn/post/7101337995571101726
来源：稀土掘金