ThreadLocal刨根問底

一、ThreadLocal使用場景

　　在資料庫使用connection物件時，每個客戶都能使用自己的connection物件，防止出現客戶ClientA操作關閉ClientB的connection連線物件。

　　案例:https://zhuanlan.zhihu.com/p/82737256

二、ThreadLocal中的remove()使用

　　1，防止記憶體洩露

　　2，執行緒不安全

　　　　在ThreadLocal和執行緒池聯合使用的時候，會出現下個業務請求複用到上一個執行緒的情況，導致使用相同的ThreadLocal執行不同的業務邏輯。

public class ThreadLocalAndPool {
    private static ThreadLocal<Integer> variableLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> 0);
    public static int get() {
        return variableLocal.get();
    }
    public static void remove() {
        variableLocal.remove();
    }
    public static void increment() {
        variableLocal.set(variableLocal.get() + 1);
    }

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(2, 2, 0, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<>(12));
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            executorService.execute(() -> {
                long threadId = Thread.currentThread().getId();

                int before = get();
                increment();
                int after = get();
                System.out.println("threadid " + threadId + "  before " + before + ", after " + after);
            });
        }
        executorService.shutdown();
    }
}

threadid 12  before 0, after 1
threadid 13  before 0, after 1
threadid 12  before 1, after 2
threadid 13  before 1, after 2
threadid 12  before 2, after 3

三、為什麼會出現記憶體洩露?

　　ThreadLocal在ThreadLocalMap中是以一個弱引用身份被Entry中的Key引用的，因此如果ThreadLocal沒有外部強引用來引用它，那麼ThreadLocal會在下次JVM垃圾收集時被回收。這個時候就會出現Entry中Key已經被回收，出現一個null Key的情況，外部讀取ThreadLocalMap中的元素是無法通過null Key來找到Value的。因此如果當前執行緒的生命週期很長，一直存在，那麼其內部的ThreadLocalMap物件也一直生存下來，這些null key就存在一條強引用鏈的關係一直存在：Thread --> ThreadLocalMap-->Entry(table)-->Value，這條強引用鏈會導致Entry不會回收，Value也不會回收，但Entry中的Key卻已經被回收的情況，造成記憶體洩漏。

四、為什麼使用弱引用？

　　從表面上看，發生記憶體洩漏，是因為Key使用了弱引用型別。但其實是因為整個Entry的key為null後，沒有主動清除value導致。為什麼使用弱引用而不是強引用？

官方文件的說法：

To help deal with very large and long-lived usages, the hash table entries use WeakReferences for keys.
為了處理非常大和生命週期非常長的執行緒，雜湊表使用弱引用作為 key。

下面我們分兩種情況討論：

key 使用強引用：引用的ThreadLocal的物件被回收了，但是ThreadLocalMap還持有ThreadLocal的強引用，如果沒有手動刪除，ThreadLocal不會被回收，導致Entry記憶體洩漏。
key 使用弱引用：引用的ThreadLocal的物件被回收了，由於ThreadLocalMap持有ThreadLocal的弱引用，即使沒有手動刪除，ThreadLocal也會被回收。value在下一次ThreadLocalMap呼叫set，get，remove的時候會被清除。

　　比較兩種情況，我們可以發現：由於ThreadLocalMap的生命週期跟Thread一樣長，如果都沒有手動刪除對應key，都會導致記憶體洩漏，但是使用弱引用可以多一層保障：弱引用ThreadLocal不會記憶體洩漏，對應的value在下一次ThreadLocalMap呼叫set,get,remove的時候會被清除。

因此，ThreadLocal記憶體洩漏的根源是：由於ThreadLocalMap的生命週期跟Thread一樣長，如果沒有手動刪除對應key的value就會導致記憶體洩漏，而不是因為弱引用。