ThreadLocal探究

本是古典何须时尚 2023-06-18 11:00 2阅读 0赞

ThreadLocal为Java并发提供了一个新的思路， 它用来存储Thread的局部变量， 从而达到各个Thread之间的隔离运行。它被广泛应用于框架之间的用户资源隔离、事务隔离等。

但是用不好会导致内存泄漏， 本文重点用于对它的使用过程的疑难解答， 相信仔细阅读完后的朋友可以随心所欲的安全使用它。

# **一、内存泄漏原因探索** #

ThreadLocal操作不当会引发内存泄露，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。

![ThreadLocal面试六连问，你能Hold住吗？][ThreadLocal_Hold]

# **二、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。因为它的remove方法会主动将当前的key和value(Entry)进行清除。

![ThreadLocal面试六连问，你能Hold住吗？][ThreadLocal_Hold 1]

e.clear()用于清除Entry的key，它调用的是WeakReference中的方法:this.referent = null

expungeStaleEntry(i)用于清除Entry对应的value， 这个后面会详细讲。

# **三、JDK开发者是如何避免内存泄漏的** #

ThreadLocal的设计者也意识到了这一点(内存泄漏)， 他们在一些方法中埋了对key=null的value擦除操作。

这里拿ThreadLocal提供的get()方法举例，它调用了ThreadLocalMap\#getEntry()方法，对key进行了校验和对null key进行擦除。

![ThreadLocal面试六连问，你能Hold住吗？][ThreadLocal_Hold 2]

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。

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。

同时它遍历下一个key为空的entry， 并将value赋值为null， 等待下次GC释放掉其空间。

![ThreadLocal面试六连问，你能Hold住吗？][ThreadLocal_Hold 3]

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().

# **四、手动释放ThreadLocal遗留存储?你怎么去设计/实现？** #

这里主要是强化一下手动remove的思想和必要性，设计思想与连接池类似。

包装其父类remove方法为静态方法，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

这个问题就比较有深度了，是你谈薪的小小资本。

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自动清空Entry的value

一并考察了你的gc基础。

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。

# **五、Thread和ThreadLocal有什么联系呢** #

ThreadLocal的概念。

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。

相关问题扩展

加分项来了。

# **六、Spring如何处理Bean多线程下的并发问题** #

ThreadLocal天生为解决相同变量的访问冲突问题， 所以这个对于spring的默认单例bean的多线程访问是一个完美的解决方案。spring也确实是用了ThreadLocal来处理多线程下相同变量并发的线程安全问题。

spring 如何保证数据库事务在同一个连接下执行的

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。

概要源码：

1.事务开始阶段：

org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager\#doBegin->TransactionSynchronizationManager\#bindResource->org.springframework.transaction.support.TransactionSynchronizationManager\#bindResource

![ThreadLocal面试六连问，你能Hold住吗？][ThreadLocal_Hold 4]

2.事务结束阶段:

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

![ThreadLocal面试六连问，你能Hold住吗？][ThreadLocal_Hold 5]

[ThreadLocal_Hold]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL3AzLnBzdGF0cC5jb20vbGFyZ2UvcGdjLWltYWdlL2ViYTYyMjAwN2ZlNzRmM2E5Y2MyMjRhZDRlOWI5ZGM3?x-oss-process=image/format,png
[ThreadLocal_Hold 1]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL3AzLnBzdGF0cC5jb20vbGFyZ2UvcGdjLWltYWdlL2I4MjA4NzViNjFlOTRjNjc5YjY1YzhlODA1ZTc0YTIz?x-oss-process=image/format,png
[ThreadLocal_Hold 2]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL3AxLnBzdGF0cC5jb20vbGFyZ2UvcGdjLWltYWdlL2Q3NmNkZTg5NmU2NzQ0MTJhNDMzODQ3ZGI5ZTA3OTc1?x-oss-process=image/format,png
[ThreadLocal_Hold 3]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL3AxLnBzdGF0cC5jb20vbGFyZ2UvcGdjLWltYWdlLzIyZWE1NjkxYmI5NjRkMWI5MWY0YjM4OGMxOTY2ODAy?x-oss-process=image/format,png
[ThreadLocal_Hold 4]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL3AzLnBzdGF0cC5jb20vbGFyZ2UvcGdjLWltYWdlLzI2MDNmZTZhYWUwOTRjZmFhNmMyMjI4MjI2MDc1OTMw?x-oss-process=image/format,png
[ThreadLocal_Hold 5]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL3AzLnBzdGF0cC5jb20vbGFyZ2UvcGdjLWltYWdlLzI4ZmM2MDNmNzc4NDQ5YzA5MjE2MGI4MmZjNzY5NTNm?x-oss-process=image/format,png