ThreadLocal本质及脏数据、内存泄漏问题

1.WeakReference的referent指向ThreadLocal的原因

ThreadLocal作为WeakReference的referent,只要ThreadLocal对象引用被置为null,Entry的key(referent)就会在下一次YGC时被回收。在使用ThreadLocal的get()和set()时,会将失效的Entry(key == null)的value置为null,使value能够被GC回收,避免内存泄漏。

2.ThreadLocal惯用法与本质

ThreadLocal instances are  typically private static fields in classes 
that wish to associate state with a thread 

ThreadLocal对象常作为私有静态变量使用,其生命周期不会随着线程结束而结束。

  • 局部变量用于方法内语句之间进行传递
  • 类内域用于在类内方法之间进行传递
  • TreadLocal用于在线程之间进行传递

ThreadLocal本质属性:线程间共享。

    private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
                      long stackSize) {
        init(g, target, name, stackSize, null, true);
    }

调用该init的有8个Thread构造器:



这8个构造器的inheritThreadLocals为true。

只有下面的构造器inheritThreadLocals为false:

    Thread(Runnable target, AccessControlContext acc) {
        init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0, acc, false);
    }

在init中:

        if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)
            this.inheritableThreadLocals =
                ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
    /*
     * InheritableThreadLocal values pertaining to this thread. This map is
     * maintained by the InheritableThreadLocal class.
     */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
    static ThreadLocalMap createInheritedMap(ThreadLocalMap parentMap) {
        return new ThreadLocalMap(parentMap);
    }

        private ThreadLocalMap(ThreadLocalMap parentMap) {
            Entry[] parentTable = parentMap.table;
            int len = parentTable.length;
            setThreshold(len);
            table = new Entry[len];

            for (int j = 0; j < len; j++) {
                Entry e = parentTable[j];
                if (e != null) {
                    @SuppressWarnings("unchecked")
                    ThreadLocal key = (ThreadLocal) e.get();
                    if (key != null) {
                        Object value = key.childValue(e.value);
                        Entry c = new Entry(key, value);
                        int h = key.threadLocalHashCode & (len - 1);
                        while (table[h] != null)
                            h = nextIndex(h, len);
                        table[h] = c;
                        size++;
                    }
                }
            }
        }
 
 

InheritableThreadLocal用来给子线程从父线程继承thread-local值。

   protected T childValue(T parentValue) {
        return parentValue;
    }

    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
       return t.inheritableThreadLocals;
    }

    void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.inheritableThreadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }

InheritableThreadLocal自动与线程的inheritableThreadLocals域关联起来。
childValue()是个protected方法,其用在子线程创建时,用来从父线程copy thread-local值时,可以设置初始值。

public class RequestProcessData {
    
    private static final InheritableThreadLocal FULL_LINK_THREADLOCAL
            = new InheritableThreadLocal<>();
    
    public static FullLinkContext getContext() {
        FullLinkContext fullLinkContext = FULL_LINK_THREADLOCAL.get();
        if (fullLinkContext == null) {
            FULL_LINK_THREADLOCAL.set(new FullLinkContext());
            fullLinkContext = FULL_LINK_THREADLOCAL.get();
        }
        return fullLinkContext;
    }
    
    public static class FullLinkContext {
        private String traceId;
        public String getTraceId() {
            if (StringUtils.isEmpty(traceId)) {
                FrameWork.startTrace(null, "gujin");
                traceId = FrameWork.getTraceId();
            }
            return traceId;
        }
        
        public void setTraceId(String traceId) {
            this.traceId = traceId;
        }
    }
}

使用ThreadLocal和InheritableThreadLocal透传上下文时,需要注意线程间切换、异常传输时的处理,避免在传输过程中因处理不当而导致的上下文丢失。

3.ThreadLocal实现本质

ThreadLocal对象本身由多线程共享。
而T类型的值各线程各不相同。

例如SimpleDateFormat是线程不安全的,可以放到ThreadLocal中,然每个线程单独有一份SimpleDateFormat对象。

4.ThreadLocal使用不当引起的问题

主要问题是会产生脏数据和内存泄漏。通常是在线程池的线程中使用ThreadLocal引发的,因为线程池有线程复用和内存常驻两个特点。

4.1 脏数据

run()中没有显式地调用remove()清理与线程相关的ThreadLocal信息,下一个线程也没有set()设置初始值,则会产生脏数据。

4.2 内存泄漏

ThreadLocal一般是static对象。因此寄希望于ThreadLocal对象失去引用后,触发弱引用回收机制来回收Value是不现实的。
为了防止内存泄漏,每次用完ThreadLocal,必须要及时调用remove()方法清理。

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