探究ThreadLocal内存泄漏及弱引用

第一、前言
有些程序员在使用ThreadLocal的过程中会发现有内存泄漏的情况，就猜测这个内存泄漏与Entry中使用了弱引用的key有关系。
第二、内存泄漏的相关概念
1.Memory overflow:内存溢出是没有足够的内存提供申请者使用。
2.Memory leak:内存泄漏是指程序中已动态分配的内存由于某种原因程序未释放或无法释放，造成系统内存的浪费，导致程序运行速度减慢甚至系统崩溃的严重后果。内存泄漏的堆积终将导致内存溢出。
第三、弱引用的相关概念
Java中的引用有4种类型:强、软、弱、虚。当前这个问题主要涉及到强引用和弱引用：

强引用(Strong Reference),就是我们最常见的普通对象引用，只要还有强引用指向一个对象，就能表明对象还活着，垃圾回收器就不会回收这种对象。
弱引用(Weak Reference),垃圾回收器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。
第四、探究内存泄漏的原因
假设在1、没有手动删除这个Entry。2、CurrentThread依然运行的情况下：
A、若ThreadLocalMap中的key使用了强引用，如下图。

a.假设在业务代码中使用完ThreadLocal，ThreadLocal Ref被回收了。
b.但ThreadLocalMap的Entry强引用了ThreadLocal，造成ThreadLocal无法被回收。
c.在没有手动删除这个Entry及CurrentThread依然运行的前提下，始终有强引用链CurrentThreadRef->currentThread->ThreadLocalMap->Entry。Entry就不会被回收(Entry中包括了ThreadLocal实例和value)，导致Entry内存泄漏。
总结:ThreadLocalMap中的key使用了强引用，是无法完全避免内存泄漏的。
B、若ThreadLocalMap中的key使用了弱引用，如下图。

a.假设在业务代码中使用完ThreadLocal,ThreadLocal Ref被回收了。
b.由于ThreadLocalMap只持有ThreadLocal的弱引用，没有任何强引用指向ThreadLocal实例，所以ThreadLocal就可以顺利被回收，此时Entry中的key=null。
c.在没有手动删除这个Entry及CurrentThread依然运行的前提下，始终有强引用链threadRef->currentThread->ThreadLocalMap->entry->value。value不会被回收,而这块value永远不会被访问到了，导致value内存泄漏。
总结:ThreadLocalMap中的key使用了弱引用，也有可能内存泄漏。
第五、内存泄漏的真实原因
比较以上两种情况，内存泄漏的发生与ThreadLocalMap中的key是否使用弱引用是没有关系的。
以上两种内存泄漏的情况中，都有两个前提：
1、没有手动删除这个Entry
2、CurrentThread依然运行
第一点很好理解，只要在使用完ThreadLocal，调用其remove方法删除对应的Entry，就能避免内存泄漏。
第二点稍微复杂，由于ThreadLocalMap是Thread的一个属性，被当前线程所引用，所以它的生命周期与Thread一样长。那么在使用完ThreadLocal，若当前Thread也随之执行结束，ThreadLocalMap自然也会被gc回收，从根源上避免内存泄漏。
综上，ThreadLocal内存泄漏的根源是：由于ThreadLocalMap的生命周期和Thread一样长，若没有手动删除对应key就会导致内存泄漏。
第六、为什么key使用弱引用？
无论ThreadLocalMap中的key使用哪种类型引用都无法完全避免内存泄漏，与使用弱引用无关。
要避免内存泄漏有两种方式：
1、使用完ThreadLocal，调用其remove方法删除对应的Entry
2、使用完ThreadLocal，当前Thread也随之运行结束
相比于第一种方式，第二种凡是显然更不好控制，特别是使用线程池的时候，线程结束是不会销毁的。
也就是说，只要记得在使用完ThreadLocal及时调用remove，无论key是强引用还是弱引用都不会有问题。那为什么key要用弱引用呢？
事实上，在ThreadLocalMap中的set/getEntry方法中，会对key为null(也就是ThreadLocal为null)进行判断，若为null，则会对value置为null。
这也就意味着使用完ThreadLocal，CurrentThread依然运行的前提下，就算忘记调用remove方法，弱引用比强引用可以多一层保障：弱引用的ThreadLocal会被回收，对应的value在下一次ThreadLocalMap调用set,get,remove中的任一方法时会被清除，从而避免内存泄漏。

若要深入了解ThreadLocalMap相关内容可以阅读:ThreadLocalMap线性探测法解决hash冲突

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