java中内存泄漏的场景,java内存泄漏定位和解决
终极管理员 知识笔记 123阅读
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ThreadLocal内存泄漏的原因
改进和优化
cleanSomeSlots方法
expungeStaleEntry方法
replaceStaleEntry方法
为什么使用弱引用
Thread.exit()
ThreadLocal内存泄漏最佳解决方案
在使用完毕后立即清理ThreadLocal
使用InheritableThreadLocal替代ThreadLocal
使用弱引用清理ThreadLocal
ThreadLocal内存泄漏的原因
ThreadLocal是为了解决多线程共享访问对象带来的线程安全问题。它通过为每个线程分配一个对象实例达到隔离的目的使得线程之间互不影响。与同步机制不同的是同步机制以时间换空间控制线程访问共享对象的顺序而ThreadLocal则是为每个线程分配一个对象实例牺牲了空间效率换来时间效率。但是在ThreadLocal使用过程中存在内存泄漏的风险如果线程执行结束后ThreadLocalThreadLocalMapentry都会被回收掉但在线程池中线程是复用的所以ThreadLocal的内存泄漏就值得我们关注。
ThreadLocal内存泄漏的原因主要是因为在使用ThreadLocal时没有及时清理ThreadLocal对象所引用的线程特有的副本。具体来说当一个线程结束后如果没有手动清理或者调用remove方法来移除对应的ThreadLocal对象那么这个ThreadLocal对象仍然会被ThreadLocalMap持有而ThreadLocalMap是通过弱引用来关联ThreadLocal对象的如果ThreadLocal对象没有被其他强引用持有那么在垃圾回收的时候就会被回收但是对应的线程特有的副本却无法被回收从而导致内存泄漏。
另外如果使用线程池来管理线程线程池中的线程是会被复用的而不会在每次任务执行结束后销毁线程。这就意味着线程池中的线程仍然持有之前任务中创建的ThreadLocal对象而这些对象对应的线程特有的副本却不会被释放从而导致内存泄漏的问题。
改进和优化对于ThreadLocal内存泄漏的问题Java在不同版本中进行了不同的改进和优化。以下是一些改进措施
cleanSomeSlots方法cleanSomeSlots方法的改进 在JDK 6之前ThreadLocalMap中没有自动清理过期Entry的机制。JDK 7引入了cleanSomeSlots方法来解决这个问题。每次调用set或get方法时会以一定的概率触发该方法该方法会遍历整个表格并清理掉过期的Entry。这样可以减轻内存泄漏的风险使得那些已经过期且无法再被访问的线程特有副本得到释放。
public class MyThreadLocal<T> extends ThreadLocal<T> { Override protected T initialValue() { // 初始化方法 return ...; } Override public void set(T value) { super.set(value); cleanSomeSlots(); } Override public T get() { T value super.get(); cleanSomeSlots(); return value; } private void cleanSomeSlots() { ThreadLocalMap map getMap(Thread.currentThread()); if (map ! null) { map.cleanSomeSlots(); } }}expungeStaleEntry方法的改进 JDK 8引入了expungeStaleEntry方法该方法用于显式地清理过期的Entry。在ThreadLocalMap的size超过阈值时被调用该方法会遍历整个表格将key为null的Entry移除以释放关联的线程特有副本。
public class MyThreadLocal<T> extends ThreadLocal<T> { Override protected T initialValue() { // 初始化方法 return ...; } Override public void set(T value) { super.set(value); expungeStaleEntry(); } Override public T get() { T value super.get(); expungeStaleEntry(); return value; } private void expungeStaleEntry() { ThreadLocalMap map getMap(Thread.currentThread()); if (map ! null) { map.expungeStaleEntry(); } }}replaceStaleEntry方法的改进 JDK 9引入了replaceStaleEntry方法用于在创建新的Entry时替换已经过期的Entry。该方法主要解决了JDK 8中可能出现的并发问题保证在替换Entry时不会有其他线程同时访问旧的Entry从而避免了可能的内存泄漏。
public class MyThreadLocal<T> extends ThreadLocal<T> { Override protected T initialValue() { // 初始化方法 return ...; } Override public void set(T value) { super.set(value); replaceStaleEntry(); } Override public T get() { T value super.get(); replaceStaleEntry(); return value; } private void replaceStaleEntry() { ThreadLocalMap map getMap(Thread.currentThread()); if (map ! null) { map.replaceStaleEntry(); } }}使用弱引用主要是为了解决ThreadLocal中的内存泄漏问题。在线程局部变量中如果使用强引用即使在业务代码中将ThreadLocal实例设置为null由于Entry强引用着ThreadLocalThreadLocal对象无法被垃圾回收从而导致内存泄漏。
而使用弱引用修饰ThreadLocal可以解决这个问题。当ThreadLocal实例不再被业务代码使用时由于ThreadLocalMap中使用了弱引用来引用ThreadLocal实例ThreadLocal实例会在下一次垃圾回收时被正确地回收掉。同时在ThreadLocal的生命周期中会对key为null的脏entry进行处理避免出现潜在的内存泄漏。
尽管使用弱引用会导致可能出现一些内存泄漏问题但相比起使用强引用造成的内存泄漏弱引用的使用能够保证在ThreadLocal的生命周期内尽可能地避免内存泄漏问题从而提高应用的安全性和可靠性。
需要注意的是虽然使用弱引用可以减少内存泄漏的潜在问题但仍然需要在使用ThreadLocal时注意及时清理和移除不再使用的ThreadLocal实例以确保整体系统的资源利用效率。
Thread.exit()Thread.exit()方法是一个废弃的方法不推荐使用。它会导致线程突然终止可能会破坏线程的稳定性和数据完整性并且无法保证所有资源的正确释放。在正常情况下应该通过执行完任务或者正常结束的方式让线程退出。如果需要强制终止线程可以通过调用Thread的interrupt方法来进行管理和控制。
public class InterruptExample { public static void main(String[] args) { Thread thread new Thread(() -> { while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) { // 执行线程的任务 // ... // 检查中断标志 if (Thread.currentThread().isInterrupted()) { System.out.println(线程被中断退出循环); break; } } System.out.println(线程退出); }); thread.start(); // 给线程发送中断信号 thread.interrupt(); }}在这个示例中线程在while循环中执行任务并在每次循环开始时检查中断标志。如果中断标志被设置线程会退出循环并输出相应信息。
在main方法中我们使用thread.interrupt()方法给线程发送中断信号。这会将线程的中断标志设置为true。线程在下一次循环开始时会检查到这个中断标志并做出相应的处理来退出循环。
这种方式可以安全地控制线程的退出避免了Thread.exit()方法可能导致的问题。同时它也提供了更灵活和可控的方式来管理线程的生命周期。
ThreadLocal内存泄漏最佳解决方案由于ThreadLocal为每个线程维护一个独立的变量副本因此如果没有及时清理ThreadLocal可能会导致内存泄漏问题。下面是一些解决ThreadLocal内存泄漏问题的最佳实践
在使用完毕后立即清理ThreadLocal及时清理是防止内存泄漏的最佳解决方案之一。确保在使用完ThreadLocal后调用其remove()方法清除数据。
特别是在使用线程池的情况下由于线程的复用性如果没有清理ThreadLocal可能会导致线程中保存的数据对后续线程产生干扰进而导致业务逻辑出现问题。因此类似于加锁与解锁一样使用完ThreadLocal后就应该立即清理以确保下次使用时不会受到上次使用遗留下来的数据的影响。
public class UserContext { private static final ThreadLocal<User> USER_THREAD_LOCAL new ThreadLocal<>(); public static void setUser(User user) { USER_THREAD_LOCAL.set(user); } public static User getUser() { return USER_THREAD_LOCAL.get(); } public static void clear() { USER_THREAD_LOCAL.remove(); }}在这个示例中我们定义了一个静态的ThreadLocal变量USER_THREAD_LOCAL并提供了setUser、getUser和clear方法在使用完USER_THREAD_LOCAL后可以调用clear方法清理ThreadLocal。
通过及时清理ThreadLocal可以有效避免内存泄漏问题并确保数据在不同线程间的隔离性。
使用InheritableThreadLocal替代ThreadLocal如果需要在父线程和子线程之间共享ThreadLocal变量可以使用InheritableThreadLocal替代ThreadLocal。InheritableThreadLocal也是一种ThreadLocal但它可以让子线程继承父线程的ThreadLocal变量副本从而避免重复创建副本的问题。
public class InheritableRequestContext { private static final InheritableThreadLocal<String> REQUEST_ID new InheritableThreadLocal<>(); public static void setRequestId(String requestId) { REQUEST_ID.set(requestId); } public static String getRequestId() { return REQUEST_ID.get(); } public static void clear() { REQUEST_ID.remove(); }}在这个示例中我们使用了InheritableThreadLocal来定义共享变量REQUEST_ID并提供了setRequestId、getRequestId和clear方法以便在线程间共享该变量。
使用弱引用清理ThreadLocal使用弱引用来清理ThreadLocal。通过将ThreadLocal变量存储在WeakReference中可以让垃圾回收器在需要释放内存时自动清理ThreadLocal变量。
public class WeakRequestContext { private static final ThreadLocal<WeakReference<String>> REQUEST_ID new ThreadLocal<>(); public static void setRequestId(String requestId) { REQUEST_ID.set(new WeakReference<>(requestId)); } public static String getRequestId() { WeakReference<String> ref REQUEST_ID.get(); return ref ! null ? ref.get() : null; } public static void clear() { REQUEST_ID.remove(); }}在这个示例中我们使用了ThreadLocal和WeakReference来定义变量REQUEST_ID并提供了setRequestId、getRequestId和clear方法。
总之为避免ThreadLocal内存泄漏问题可以采用立即清理、使用InheritableThreadLocal和使用弱引用等多种解决方案。在具体场景中可以根据实际情况选择最佳的解决方案。