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ThreadLocal内存泄漏知识

ThreadLocal

内存泄漏

ThreadLocal内存泄露,最主要的原因在于它的内部类ThreadLocalMap中的Entry的设计。Entry继承了WeakReference<ThreadLocal<?>>,即Entry的key是弱引用,所以key'会在垃圾回收的时候被回收掉, 而key对应的value则不会被回收, 这样会导致一种现象:key为null,value有值。key为空的话value是无效数据,久而久之,value累加就会导致内存泄漏。

static class ThreadLocalMap {
	   static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
            Object value;

            Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }
    ...
}
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怎么解决这个内存泄漏问题

每次使用完ThreadLocal都调用它的remove()方法清除数据。

JDK开发者是如何避免内存泄漏的

ThreadLocal提供的get()方法中,调用了ThreadLocalMap#getEntry()方法,对key进行了校验和对null key进行擦除。

        private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) {
        	// 拿到索引位置
            int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
            Entry e = table[i];
            if (e != null && e.get() == key)
                return e;
            else
                return getEntryAfterMiss(key, i, e);
        }
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如果key为null, 则会调用getEntryAfterMiss()方法,在这个方法中,如果k == null , 则调用expungeStaleEntry(i);方法。

        private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) {
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;

            while (e != null) {
                ThreadLocal<?> k = e.get();
                if (k == key)
                    return e;
                if (k == null)
                    expungeStaleEntry(i);
                else
                    i = nextIndex(i, len);
                e = tab[i];
            }
            return null;
        }
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expungeStaleEntry(i)方法完成了对key=null 的key所对应的value进行赋空, 释放了空间避免内存泄漏。

        private int expungeStaleEntry(int staleSlot) {
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;

            // expunge entry at staleSlot
            tab[staleSlot].value = null;
            tab[staleSlot] = null;
            size--;

            // Rehash until we encounter null
            Entry e;
            int i;
            // 遍历下一个key为空的entry, 并将value指向null
            for (i = nextIndex(staleSlot, len);
                 (e = tab[i]) != null;
                 i = nextIndex(i, len)) {
                ThreadLocal<?> k = e.get();
                if (k == null) {
                    e.value = null;
                    tab[i] = null;
                    size--;
                } else {
                    int h = k.threadLocalHashCode & (len - 1);
                    if (h != i) {
                        tab[i] = null;

                        // Unlike Knuth 6.4 Algorithm R, we must scan until
                        // null because multiple entries could have been stale.
                        while (tab[h] != null)
                            h = nextIndex(h, len);
                        tab[h] = e;
                    }
                }
            }
            return i;
        }
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同理, set()方法最终也是调用该方法(expungeStaleEntry), 调用路径: set(T value)->map.set(this, value)->rehash()->expungeStaleEntries()

remove方法remove()->ThreadLocalMap.remove(this)->expungeStaleEntry(i)

这样做, 也只能说尽可能避免内存泄漏, 但并不会完全解决内存泄漏这个问题。比如极端情况下我们只创建ThreadLocal但不调用set、get、remove方法等。所以最能解决问题的办法就是用完ThreadLocal后手动调用remove().

手动remove?你怎么去设计/实现?

如果是spring项目, 可以借助于bean的声明周期, 在拦截器的afterCompletion阶段进行调用。

弱引用导致内存泄漏,那为什么key不设置为强引用

如果key设置为强引用, 当threadLocal实例释放后, threadLocal=null, 但是threadLocal会有强引用指向threadLocalMap,threadLocalMap.Entry又强引用threadLocal, 这样会导致threadLocal不能正常被GC回收。

弱引用虽然会引起内存泄漏, 但是也有set、get、remove方法操作对null key进行擦除的补救措施, 方案上略胜一筹。

线程执行结束后会不会清空value

事实上,当currentThread执行结束后, threadLocalMap变得不可达从而被回收,Entry等也就都被回收了,但这个环境就要求不对Thread进行复用,但是我们项目中经常会复用线程来提高性能, 所以currentThread一般不会处于终止状态。

Thread和ThreadLocal有什么联系呢

Thread和ThreadLocal是绑定的, ThreadLocal依赖于Thread去执行, Thread将需要隔离的数据存放到ThreadLocal(准确的讲是ThreadLocalMap)中, 来实现多线程处理。

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要想实现jdbc事务, 就必须是在同一个连接对象中操作, 多个连接下事务就会不可控, 需要借助分布式事务完成。那spring 如何保证数据库事务在同一个连接下执行的呢?

DataSourceTransactionManager 是spring的数据源事务管理器, 它会在你调用getConnection()的时候从数据库连接池中获取一个connection, 然后将其与ThreadLocal绑定, 事务完成后解除绑定。 这样就保证了事务在同一连接下完成。

详细源码:

  1. 事务开始阶段:org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager#doBegin->TransactionSynchronizationManager#bindResource->org.springframework.transaction.support.TransactionSynchronizationManager#bindResource

image.png

  1. 事务结束阶段:

    org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager#doCleanupAfterCompletion->TransactionSynchronizationManager#unbindResource->org.springframework.transaction.support.TransactionSynchronizationManager#unbindResource->TransactionSynchronizationManager#doUnbindResource

image.png



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