來源：blog.csdn.net/zzg1229059735/article/details/82715741
本次給大家介紹重要的工具ThreadLocal，講解內容如下，同時介紹什么場景下發生記憶體泄漏，如何復現記憶體泄漏，如何正確使用它來避免記憶體泄漏，
- ThreadLocal是什么？有哪些用途？
- ThreadLocal如何使用
- ThreadLocal原理
- ThreadLocal使用有哪些坑及注意事項
1. ThreadLocal是什么？有哪些用途？
首先介紹Thread類中屬性threadLocals:
/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained * by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
我們發現Thread并沒有提供成員變數threadLocals的設定與訪問的方法，那么每個執行緒的實體threadLocals引數我們如何操作呢？這時我們的主角：ThreadLocal就登場了，
所以有那么一句總結：ThreadLocal是執行緒Thread中屬性threadLocals的管理者，
也就是說我們對于ThreadLocal的get, set，remove的操作結果都是針對當前執行緒Thread實體的threadLocals存，取，洗掉操作，類似于一個開發者的任務，產品經理左右不了，產品經理只能通過技術leader來給開發者分配任務，下面再舉個栗子，進一步說明他們之間的關系：
- 每個人都一張銀行卡
- 每個人每張卡都有一定的余額，
- 每個人獲取銀行卡余額都必須通過該銀行的管理系統，
- 每個人都只能獲取自己卡持有的余額資訊，他人的不可訪問，
映射到我們要說的ThreadLocal
- card類似于Thread
- card余額屬性，卡號屬性等類似于Treadlocal內部屬性集合threadLocals
- cardManager類似于ThreadLocal管理類
那ThreadLocal有哪些應用場景呢？
其實我們無意間已經時時刻刻在使用ThreadLocal提供的便利，如果說多資料源的切換你比較陌生，那么spring提供的宣告式事務就再熟悉不過了，我們在研發程序中無時無刻不在使用，而spring宣告式事務的重要實作基礎就是ThreadLocal，只不過大家沒有去深入研究spring宣告式事務的實作機制，后面有機會我會給大家介紹spring宣告式事務的原理及實作機制，
原來ThreadLocal這么強大，但應用開發者使用較少，同時有些研發人員對于ThreadLocal記憶體泄漏，等潛在問題，不敢試用，恐怕這是對于ThreadLocal最大的誤解，后面我們將會仔細分析，只要按照正確使用方式，就沒什么問題，如果ThreadLocal存在問題，豈不是spring宣告式事務是我們程式最大的潛在危險嗎？
2.ThreadLocal如何使用
為了更直觀的體會ThreadLocal的使用我們假設如下場景
- 我們給每個執行緒生成一個ID，
- 一旦設定，執行緒生命周期內不可變化，
- 容器活動期間不可以生成重復的ID
我們創建一個ThreadLocal管理類：
測驗程式如下：我們同一個執行緒不斷get，測驗id是否變化，同時測驗完成后我們就將其釋放掉，
在主程式中我們開啟多個執行緒測驗不通執行緒之間是否會影響
不出意外我們的結果為：
結果：確實是不同執行緒間id不同，相同執行緒id相同，
3.ThreadLocal原理
①ThreadLocal類結構及方法決議：
上圖可知：ThreadLocal三個方法get, set , remove以及內部類ThreadLocalMap
②ThreadLocal及Thread之間的關系：
從這張圖我們可以直觀的看到Thread中屬性threadLocals，作為一個特殊的Map，它的key值就是我們ThreadLocal實體，而value值這是我們設定的值，
③ThreadLocal的操作程序：
我們以get方法為例:
其中getMap(t)回傳的就上當前執行緒的threadlocals，如下圖，然后根據當前ThreadLocal實體物件作為key獲取ThreadLocalMap中的value，如果首次進來這呼叫setInitialValue()
set的程序也類似：
注意：ThreadLocal中可以直接t.threadLocals是因為Thread與ThreadLocal在同一個包下，同樣Thread可以直接訪問ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;來進行宣告屬性，
4.ThreadLocal使用有哪些坑及注意事項
我經常在網上看到駭人聽聞的標題，ThreadLocal導致記憶體泄漏，這通常讓一些剛開始對ThreadLocal理解不透徹的開發者，不敢貿然使用，越不用，越陌生，這樣就讓我們錯失了更好的實作方案，所以敢于引入新技術，敢于踩坑，才能不斷進步，
我們來看下為什么說ThreadLocal會引起記憶體泄漏，什么場景下會導致記憶體泄漏？
先回顧下什么叫記憶體泄漏，對應的什么叫記憶體溢位
- ①Memory overflow:記憶體溢位，沒有足夠的記憶體提供申請者使用，
- ②Memory leak:記憶體泄漏，程式申請記憶體后，無法釋放已申請的記憶體空間，記憶體泄漏的堆積終將導致記憶體溢位，
顯然是TreadLocal在不規范使用的情況下導致了記憶體沒有釋放，
紅框里我們看到了一個特殊的類WeakReference，同樣這個類，應用開發者也同樣很少使用，這里簡單介紹下吧
既然WeakReference在下一次gc即將被回收，那么我們的程式為什么沒有出問題呢？
①所以我們測驗下弱參考的回識訓制：
這一種存在強參考不會被回收，
這里沒有強參考將會被回收，
上面演示了弱參考的回收情況，下面我們看下ThreadLocal的弱參考回收情況，
②ThreadLocal的弱參考回收情況
如上圖所示，我們在作為key的ThreadLocal物件沒有外部強參考，下一次gc必將產生key值為null的資料，若執行緒沒有及時結束必然出現，一條強參考鏈Threadref–>Thread–>ThreadLocalMap–>Entry，所以這將導致記憶體泄漏，
下面我們模擬復現ThreadLocal導致記憶體泄漏：
1.為了效果更佳明顯我們將我們的treadlocals的存盤值value設定為1萬字串的串列：
class ThreadLocalMemory {
// Thread local variable containing each thread's ID
public ThreadLocal<List<Object>> threadId = new ThreadLocal<List<Object>>() {
@Override
protected List<Object> initialValue() {
List<Object> list = new ArrayList<Object>();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
list.add(String.valueOf(i));
}
return list;
}
};
// Returns the current thread's unique ID, assigning it if necessary
public List<Object> get() {
return threadId.get();
}
// remove currentid
public void remove() {
threadId.remove();
}
}
測驗代碼如下：
public static void main(String[] args)
throws InterruptedException {
// 為了復現key被回收的場景，我們使用臨時變數
ThreadLocalMemory memeory = new ThreadLocalMemory();
// 呼叫
incrementSameThreadId(memeory);
System.out.println("GC前：key:" + memeory.threadId);
System.out.println("GC前：value-size:" + refelectThreadLocals(Thread.currentThread()));
// 設定為null，呼叫gc并不一定觸發垃圾回收，但是可以通過java提供的一些工具進行手工觸發gc回收，
memeory.threadId = null;
System.gc();
System.out.println("GC后：key:" + memeory.threadId);
System.out.println("GC后：value-size:" + refelectThreadLocals(Thread.currentThread()));
// 模擬執行緒一直運行
while (true) {
}
}
此時我們如何知道記憶體中存在memory leak呢？
我們可以借助jdk提供的一些命令dump當前堆記憶體，命令如下：
jmap -dump:live,format=b,file=heap.bin <pid>
然后我們借助MAT可視化分析工具，來查看對記憶體，分析物件實體的存活狀態：
首先打開我們工具提示我們的記憶體泄漏分析：
這里我們可以確定的是ThreadLocalMap實體的Entry.value是沒有被回收的，
最后我們要確定Entry.key是否還在？打開Dominator Tree，搜索我們的ThreadLocalMemory，發現并沒有存活的實體，
以上我們復現了ThreadLocal不正當使用，引起的記憶體泄漏，demo在這里，
所以我們總結了使用ThreadLocal時會發生記憶體泄漏的前提條件：
- ①ThreadLocal參考被設定為null，且后面沒有set，get,remove操作，
- ②執行緒一直運行，不停止，（執行緒池）
- ③觸發了垃圾回收，（Minor GC或Full GC）
我們看到ThreadLocal出現記憶體泄漏條件還是很苛刻的，所以我們只要破壞其中一個條件就可以避免記憶體泄漏，單但為了更好的避免這種情況的發生我們使用ThreadLocal時遵守以下兩個小原則:
-
①ThreadLocal申明為private static final，
-
- Private與final 盡可能不讓他人修改變更參考，
- Static 表示為類屬性，只有在程式結束才會被回收，
-
②ThreadLocal使用后務必呼叫remove方法，
-
- 最簡單有效的方法是使用后將其移除，
以上，
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