关于ThreadLocal使用时OOM的讨论

之前介绍Spring bean线程安全的问题时候，讨论到 ThreadLocal 类提供了线程局部变量，每个线程可以将一个值存在 ThreadLocal 对象中，其他线程无法访问这些值。每个线程都有自己独立的变量副本。

但如果使用不当，它可能会导致 内存泄漏（Memory Leak），最终引发 (OOM)。根本原因在于 ThreadLocal 的存储机制 和 垃圾回收（GC）行为。

1、数据结构

位于java.lang包下面。

1.1、内存存储结构

ThreadLocal 的核心存储依赖于：

• ThreadLocalMap（每个 Thread 内部维护的一个类似 WeakHashMap 的结构）
• Entry（ThreadLocalMap 的存储单元，key 是 ThreadLocal 本身，value 是存储的值）

如下图所示：

定义时候，可参考如下：

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals; // 每个线程的 ThreadLocal 数据存储在这里

ThreadLocalMap 的 Entry 是 弱引用（WeakReference） 的：

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
    Object value; // 存储的值是强引用
    Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
        super(k); // key（ThreadLocal）是弱引用
        value = v; // value 是强引用
    }
}

而对于key是弱引用，value是强引用。

2. 内存泄漏

如下图所示：

        ThreadLocal 的内存泄漏问题主要发生在 线程池环境（如 Tomcat、Spring 的异步任务等），因为线程会被复用，导致 ThreadLocalMap 长期存活。

2.1、引用回收

key（ThreadLocal）是弱引用：

• 如果 ThreadLocal 对象没有外部强引用（比如 static 修饰），它会被 GC 回收，Entry 的 key 变成 null。

value 是强引用：

• 即使 key 被回收，value 仍然被 ThreadLocalMap 强引用，无法被 GC 回收。

2.2、value的强引用目的

1、如果是弱引用，调用get方法，返回为null，value 可能被提前回收，导致数据丢失。

2、设计目标是 让每个线程可以安全地存储自己的数据，而不是让数据随时可能被回收。如果 value 是弱引用，就失去了存储数据的可靠性。

2.3、线程长期存活

如果线程是线程池中的（如 Tomcat 的工作线程），线程不会销毁，ThreadLocalMap 会一直存在。

如果 ThreadLocal 使用后没有 remove()，value 会一直占用内存，最终导致 内存泄漏。

示例如下：

public class UserContextHolder {
    private static ThreadLocal<User> userHolder = new ThreadLocal<>();

    public static void set(User user) {
        userHolder.set(user);
    }

    public static User get() {
        return userHolder.get();
    }
    
    // 忘记调用 remove()！
}

问题：

• 每次 HTTP 请求结束后，Tomcat 线程不会销毁，而是放回线程池。
• 如果 User 对象很大，多次请求后，ThreadLocalMap 会积累大量 User 对象，最终 OOM。

小结

3、处理方案

先根据数据结构进行分析，如下图所示：

3.1、remove

try {
    UserContextHolder.set(user);
    // ...业务逻辑
} finally {
    UserContextHolder.remove(); // 必须清理！
}

最佳实践：在 finally 块中调用 remove()，确保即使发生异常也能清理。

3.2、static修饰

private static final ThreadLocal<User> userHolder = new ThreadLocal<>();

原因：防止 ThreadLocal 被意外回收（弱引用失效）。

3.3、避免存储大对象

如果 ThreadLocal 存储的是大对象（如缓存、Session 数据），考虑改用其他方式（如 Redis）。

3.4、InheritableThreadLocal

InheritableThreadLocal 会传递给子线程，如果子线程不清理，同样会导致内存泄漏。

小结

总结

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。

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