ThreadLocal 内存泄露的根本原因

强引用与弱引用

强引用，使用最普遍的引用，一个对象具有强引用，不会被垃圾回收器回收。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不回收这种对象。

如果想取消强引用和某个对象之间的关联，可以显式地将引用赋值为null，这样可以使JVM在合适的时间就会回收该对象。

弱引用，JVM进行垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收被弱引用关联的对象。在java中，用java.lang.ref.WeakReference类来表示。可以在缓存中使用弱引用。

GC回收机制-如何找到需要回收的对象

JVM找到需要回收的对象的两种方法

引用计数法：每个对象有一个引用计数属性，新增一个引用时计数加1，引用释放时计数减1，计数为0时可以回收，
可达性分析法：从 GC Roots 开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的，那么虚拟机就判断是可回收对象。
ps:GC 回收的是没有被应用的对象所占的空间（关键字空间）

部分重要的源码

get()方法调用ThreadLocalMap的getEntry();
private Entry getEntry(ThreadLocal key) {
    int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
    Entry e = table[i];
    if (e != null && e.get() == key)
        return e;
    else
        // 关键步骤
        return getEntryAfterMiss(key, i, e);
}
 
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)
            // 对于key == null的处理。
            expungeStaleEntry(i);
        else
            i = nextIndex(i, len);
        e = tab[i];
    }
    return null;
}

 清理key为null的元素expungeStaleEntry(i):
private int expungeStaleEntry(int staleSlot) {
    Entry[] tab = table;
    int len = tab.length;

    // 根据强引用的取消强引用关联规则，将value显式地设置成null，去除引用
    tab[staleSlot].value = null;
    tab[staleSlot] = null;
    size--;

    // 重新hash，并对table中key为null进行处理
    Entry e;
    int i;
    for (i = nextIndex(staleSlot, len);
         (e = tab[i]) != null;
         i = nextIndex(i, len)) {
        ThreadLocal k = e.get();
        //对table中key为null进行处理,将value设置为null，清除value的引用
        if (k == null) {
            e.value = null;
            tab[i] = null;
            size--;
        } else {
            int h = k.threadLocalHashCode & (len - 1);
            if (h != i) {
                tab[i] = null;
                while (tab[h] != null)
                    h = nextIndex(h, len);
                tab[h] = e;
            }
        }
    }
    return i;
}

ThreadLocalMap的remove()分析
private void remove(ThreadLocal key) {
    //使用hash方式，计算当前ThreadLocal变量所在table数组位置
    Entry[] tab = table;
    int len = tab.length;
    int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
    //再次循环判断是否在为ThreadLocal变量所在table数组位置
    for (Entry e = tab[i];
         e != null;
         e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
        if (e.get() == key) {
            //调用WeakReference的clear方法清除对ThreadLocal的弱引用
            e.clear();
            //清理key为null的元素
            expungeStaleEntry(i);
            return;
        }
    }
}

根据源码我们假设如下场景：

1、key=ThreadLocal是强引用

强引用图来自网络

2、key = ThreadLocal是弱引用

弱引用图来自网络

总结

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，跟使用弱引用没有关系。

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
相对第一种方式，第二种方式显然更不好控制，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 及时的调用 remove ，无论 key 是强引用还是弱引用都不会有问题.

由于Thread中包含变量ThreadLocalMap，因此ThreadLocalMap与Thread的生命周期是一样长，如果都没有手动删除对应key，都会导致内存泄漏。

但是使用弱引用可以多一层保障：弱引用ThreadLocal不会内存泄漏，对应的value在下一次ThreadLocalMap调用set(),get(),remove()的时候会被清除。

ThreadLocal正确的使用方法

• 1 每次使用完ThreadLocal都调用它的remove()方法清除数据
• 2 将ThreadLocal变量定义成private static，这样就一直存在ThreadLocal的强引用，也就能保证任何时候都能通过ThreadLocal的弱引用访问到Entry的value值，进而清除掉 。