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Java并发编程之ThreadLocal内存泄漏探究(一)
2018-07-31 09:13:08 】 浏览:220
Tags:Java 并发 编程 ThreadLocal 内存 泄漏 探究

使用 ThreadLocal 不当可能会导致内存泄露,是什么原因导致的内存泄漏呢?


我们首先看一个例子,代码如下:


/**
 * Created by cong on 2018/7/14.
 */
public class ThreadLocalOutOfMemoryTest {
    static class LocalVariable {
        private Long[] a = new Long[1024*1024];
    }


    // (1)
    final static ThreadPoolExecutor poolExecutor = new ThreadPoolExecutor(6, 6, 1, TimeUnit.MINUTES,
            new LinkedBlockingQueue<>());
    // (2)
    final static ThreadLocal<LocalVariable> localVariable = new ThreadLocal<LocalVariable>();


    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // (3)
        for (int i = 0; i < 50; ++i) {
            poolExecutor.execute(new Runnable() {
                public void run() {
                    // (4)
                    localVariable.set(new LocalVariable());
                    // (5)
                    System.out.println("use local varaible");
//                    localVariable.remove();


                }
            });


            Thread.sleep(1000);
        }
        // (6)
        System.out.println("pool execute over");
    }
}


代码(1)创建了一个核心线程数和最大线程数为 6 的线程池,这个保证了线程池里面随时都有 6 个线程在运行。


代码(2)创建了一个 ThreadLocal 的变量,泛型参数为 LocalVariable,LocalVariable 内部是一个 Long 数组。


代码(3)向线程池里面放入 50 个任务。


代码(4)设置当前线程的 localVariable 变量,也就是把 new 的 LocalVariable 变量放入当前线程的 threadLocals 变量。


由于没有调用线程池的 shutdown 或者 shutdownNow 方法所以线程池里面的用户线程不会退出,进而 JVM 进程也不会退出。


运行后,我们立即打开jconsole 监控堆内存变化,如下图:



接着,让我们打开 localVariable.remove() 注释,然后在运行,观察堆内存变化如下:



 从第一次运行结果可知,当主线程处于休眠时候进程占用了大概 75M 内存,打开 localVariable.remove() 注释后第二次运行则占用了大概 25M 内存,可知 没有写 localVariable.remove() 时候内存发生了泄露,下面分析下泄露的原因,如下:


第一次运行的代码,在设置线程的 localVariable 变量后没有调用localVariable.remove() 方法,导致线程池里面的 5 个线程的 threadLocals 变量里面的new LocalVariable()实例没有被释放,虽然线程池里面的任务执行完毕了,但是线程池里面的 5 个线程会一直存在直到 JVM 退出。这里需要注意的是由于 localVariable 被声明了 static,虽然线程的 ThreadLocalMap 里面是对 localVariable 的弱引用,localVariable 也不会被回收。运行结果二的代码由于线程在设置 localVariable 变量后即使调用了localVariable.remove()方法进行了清理,所以不会存在内存泄露。


接下来我们要想清楚的知道内存泄漏的根本原因,那么我们就要进入源码去看了。


我们知道ThreadLocal 只是一个工具类,具体存放变量的是在线程的 threadLocals 变量里面,threadLocals 是一个 ThreadLocalMap 类型的,我们首先一览ThreadLocalMap的类图结构,类图结构如下图:



如上图 ThreadLocalMap 内部是一个 Entry 数组, Entry 继承自 WeakReference,Entry 内部的 value 用来存放通过 ThreadLocal 的 set 方法传递的值,那么 ThreadLocal 对象本身存放到哪里了吗?


下面看看 Entry 的构造函数,如下所示:


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


接着我们再接着看Entry的父类WeakReference的构造函数super(k),如下所示:


public WeakReference(T referent) {
  super(referent);
}


接着我们再看WeakReference的父类Reference的构造函数super(referent),如下所示:


Reference(T referent) {
  this(referent, null);
}


接着我们再看WeakReference的父类Reference的另外一个构造函数this(referent , null),如

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