c++ thread 内存泄漏_使用 ThreadLocal如何避免内存泄露?
作者:鲁毅
juejin.im/post/5e0d8765f265da5d332cde44
1.ThreadLocal的使用场景
1.1 场景1
每个线程需要一个独享对象(通常是工具类,典型需要使用的类有SimpleDateFormat和Random)
每个Thread内有自己的实例副本,不共享
比喻:教材只有一本,一起做笔记有线程安全问题。复印后没有问题,使用ThradLocal相当于复印了教材。
1.2 场景2
每个线程内需要保存全局变量(例如在拦截器中获取用户信息),可以让不同方法直接使用,避免参数传递的麻烦
2.对以上场景的实践
2.1 实践场景1
运行结果
因为中国位于东八区,所以时间从1970年1月1日的8点开始计算的
运行结果
多个线程打印自己的时间(如果线程超级多就会产生性能问题),所以要使用线程池。
运行结果
但是使用线程池时就会发现每个线程都有一个自己的SimpleDateFormat对象,没有必要,所以将SimpleDateFormat声明为静态,保证只有一个
运行结果
出现了秒数相同的打印结果,这显然是不正确的。
出现问题的原因
多个线程的task指向了同一个SimpleDateFormat对象,SimpleDateFormat是非线程安全的。
解决问题的方案
方案1:加锁
格式化代码是在最后一句return dateFormat.format(date);,所以可以为最后一句代码添加synchronized锁
运行结果
运行结果中没有发现相同的时间,达到了线程安全的目的
缺点:因为添加了synchronized,所以会保证同一时间只有一条线程可以执行,这在高并发场景下肯定不是一个好的选择,所以看看其他方案吧。
方案2:使用ThreadLocal
运行结果
使用了ThreadLocal后不同的线程不会有共享的 SimpleDateFormat 对象,所以也就不会有线程安全问题
2.2 实践场景2
当前用户信息需要被线程内的所有方法共享
方案1:传递参数
可以将user作为参数在每个方法中进行传递,
缺点:但是这样做会产生代码冗余问题,并且可维护性差。
方案2:使用Map
对此进行改进的方案是使用一个Map,在第一个方法中存储信息,后续需要使用直接get()即可,
缺点:如果在单线程环境下可以保证安全,但是在多线程环境下是不可以的。如果使用加锁和ConcurrentHashMap都会产生性能问题。
方案3:使用ThreadLocal,实现不同方法间的资源共享
使用 ThreadLocal 可以避免加锁产生的性能问题,也可以避免层层传递参数来实现业务需求,就可以实现不同线程中存储不同信息的要求。
运行结果
3.对ThreadLocal的总结
- 让某个需要用到的对象实现线程之间的隔离(每个线程都有自己独立的对象)
- 可以在任何方法中轻松的获取到该对象
- 根据共享对象生成的时机选择使用initialValue方法还是set方法
- 对象初始化的时机由我们控制的时候使用initialValue 方式
- 如果对象生成的时机不由我们控制的时候使用 set 方式
4.使用ThreadLocal的好处
- 达到线程安全的目的
- 不需要加锁,执行效率高
- 更加节省内存,节省开销
- 免去传参的繁琐,降低代码耦合度
5.ThreadLocal原理
- Thread
- ThreadLocal
- ThreadLocalMap
在Thread类内部有有ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;这个变量,它用于存储ThreadLocal,因为在同一个线程当中可以有多个ThreadLocal,并且多次调用get()所以需要在内部维护一个ThreadLocalMap用来存储多个ThreadLocal
5.1 ThreadLocal相关方法
T initialValue()
该方法用于设置初始值,并且在调用get()方法时才会被触发,所以是懒加载。
但是如果在get()之前进行了set()操作,这样就不会调用initialValue()。
通常每个线程只能调用一次本方法,但是调用了remove()后就能再次调用
void set(T t)
为这个线程设置一个新值
T get()
获取线程对应的value
void remove()
删除对应这个线程的值
6.ThreadLocal注意点
6.1 内存泄漏
内存泄露;某个对象不会再被使用,但是该对象的内存却无法被收回
强引用:当内存不足时触发GC,宁愿抛出OOM也不会回收强引用的内存
弱引用:触发GC后便会回收弱引用的内存
正常情况
当Thread运行结束后,ThreadLocal中的value会被回收,因为没有任何强引用了
非正常情况
当Thread一直在运行始终不结束,强引用就不会被回收,存在以下调用链 Thread-->ThreadLocalMap-->Entry(key为null)-->value因为调用链中的 value 和 Thread 存在强引用,所以value无法被回收,就有可能出现OOM。
JDK的设计已经考虑到了这个问题,所以在set()、remove()、resize()方法中会扫描到key为null的Entry,并且把对应的value设置为null,这样value对象就可以被回收。
但是只有在调用set()、remove()、resize()这些方法时才会进行这些操作,如果没有调用这些方法并且线程不停止,那么调用链就会一直存在,所以可能会发生内存泄漏。
6.2 如何避免内存泄漏(阿里规约)
调用remove()方法,就会删除对应的Entry对象,可以避免内存泄漏,所以使用完ThreadLocal后,要调用remove()方法。
6.3 ThreadLocal的空指针异常问题
6.4 空指针异常问题的解决
如果get方法返回值为基本类型,则会报空指针异常,如果是包装类型就不会出错。这是因为基本类型和包装类型存在装箱和拆箱的关系,造成空指针问题的原因在于使用者。
6.5 共享对象问题
如果在每个线程中ThreadLocal.set()进去的东西本来就是多个线程共享的同一对象,比如static对象,那么多个线程调用ThreadLocal.get()获取的内容还是同一个对象,还是会发生线程安全问题。
6.6 可以不使用ThreadLocal就不要强行使用
如果在任务数很少的时候,在局部方法中创建对象就可以解决问题,这样就不需要使用ThreadLocal。
6.7 优先使用框架的支持,而不是自己创造
例如在Spring框架中,如果可以使用RequestContextHolder,那么就不需要自己维护ThreadLocal,因为自己可能会忘记调用remove()方法等,造成内存泄漏。
本文仅为自己学习时记下的笔记,参考自慕课:
https://coding.imooc.com/class/409.html
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