4.虚引用

1 虚引用必须和引用队列 (ReferenceQueue)联合使用

虚引用需要java.lang.ref.PhantomReference类来实现。顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收，它不能单独使用也不能通过它访问对象，虚引用必须和引用队列 (ReferenceQueue)联合使用。

2 PhantomReference的get方法总是返回null

虚引用的主要作用是跟踪对象被垃圾回收的状态。仅仅是提供了一种确保对象被 finalize以后，做某些事情的通知机制。

PhantomReference的get方法总是返回null，因此无法访问对应的引用对象。

3 处理监控通知使用

换句话说，设置虚引用关联的唯一目的，就是在这个对象被收集器回收的时候收到一个系统通知或者后续添加进一步的处理。用来实现比finalization机制更灵活的回收操作。

构造方法

引用队列

被回收前需要被引用队列保存下。

public static void main(String[] args)
    {
       //设置jvm启动参数，内存10M
        MyObject myObject = new MyObject();
        ReferenceQueue<MyObject> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
        PhantomReference<MyObject> phantomReference = new PhantomReference<>(myObject,referenceQueue);
        //System.out.println(phantomReference.get());  //PhantomReference的get方法总是返回null
        List<byte[]> list = new ArrayList<>();
        new Thread(() -> {
            while (true){
                list.add(new byte[1 * 1024 * 1024]);
                try { TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
                System.out.println(phantomReference.get()+"\t"+"list add ok");
            }
        },"t1").start();
        new Thread(() -> {
            while (true){
                Reference<? extends MyObject> reference = referenceQueue.poll();
                if(reference != null){
                    System.out.println("-----有虚对象回收加入了队列");
                    break;
                }
            }
        },"t2").start();
    }

5.GCRoots和四大引用小总结

关系

ThreadLocal是一个壳子，真正的存储结构是ThreadLocal里ThreadLocalMap内部类，每个Thread对象维护着一个ThreadLocalMap的引用

ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类，用**Entry(k，v)**来进行存储

1）调用ThreadLocal的set()方法时，实际上就是往ThreadLocalMap设置值，key是ThreadLocal对象，值Value是传递进来的对象

2）调用ThreadLocal的get()方法时，实际上就是往ThreadLocalMap获取值，key是ThreadLocal对象

ThreadLocal本身并不存储值，它只是自己作为一个key来让线程从ThreadLocalMap获取value，正因为这个原理，所以ThreadLocal能够实现“数据隔离”，获取当前线程的局部变量值，不受其他线程影响

6.为什么要用弱引用?不用如何？

public void function01()
{
    ThreadLocal tl = new ThreadLocal<Integer>();    //line1
    tl.set(2021);                                   //line2
    tl.get();                                       //line3
}
//line1新建了一个ThreadLocal对象，t1 是强引用指向这个对象；
//line2调用set()方法后新建一个Entry，通过源码可知Entry对象里的k是弱引用指向这个对象

为什么源代码用弱引用

当func1方法执行完毕后，栈帧销毁强引用 tl 也就没有了。但此时线程的ThreadLocalMap里某个entry的key引用还指向这个对象。

若这个key引用是强引用，就会导致key指向的ThreadLocal对象及v指向的对象不能被gc回收，造成内存泄漏；

若这个key引用是弱引用，就大概率会减少内存泄漏的问题(还有一个key为null的雷)。

使用弱引用，就可以使ThreadLocal对象在方法执行完毕后顺利被回收且Entry的key引用指向为null。

此后我们调用get,set或remove方法时，就会尝试删除key为null的entry，可以释放value对象所占用的内存。

1.弱引用就万事大吉了吗？

1）当我们为threadLocal变量赋值，实际上就是当前的Entry(threadLocal实例为key，值为value)往这个threadLocalMap中存放。Entry中的key是弱引用，当threadLocal外部强引用被置为null(tl=null),那么系统 GC 的时候，根据可达性分析，这个threadLocal实例就没有任何一条链路能够引用到它，这个ThreadLocal势必会被回收，这样一来，ThreadLocalMap中就会出现key为null的Entry，就没有办法访问这些key为null的Entry的value，如果当前线程再迟迟不结束的话(使用线程池的情况下)，这些key为null的Entry的value就会一直存在一条强引用链：Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value永远无法回收，造成内存泄漏。

2）当然，如果当前thread运行结束，threadLocal，threadLocalMap，Entry没有引用链可达，在垃圾回收的时候都会被系统进行回收。

3）但在实际使用中我们有时候会用线程池去维护我们的线程，比如在Executors.newFixedThreadPool()时创建线程的时候，为了复用线程是不会结束的，所以threadLocal内存泄漏就值得我们小心

2.key为null的entry，原理解析

ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作为key，如果一个ThreadLocal没有外部强引用引用他，那么系统gc的时候，这个ThreadLocal势必会被回收，这样一来，ThreadLocalMap中就会出现key为null的Entry，就没有办法访问这些key为null的Entry的value，如果当前线程再迟迟不结束的话(比如正好用在线程池)，这些key为null的Entry的value就会一直存在一条强引用链。

虽然弱引用，保证了key指向的ThreadLocal对象能被及时回收，但是v指向的value对象是需要ThreadLocalMap调用get、set时发现key为null时才会去回收整个entry、value，因此弱引用不能100%保证内存不泄露。我们要在不使用某个ThreadLocal对象后，手动调用remoev方法来删除它，尤其是在线程池中，不仅仅是内存泄露的问题，因为线程池中的线程是重复使用的，意味着这个线程的ThreadLocalMap对象也是重复使用的，如果我们不手动调用remove方法，那么后面的线程就有可能获取到上个线程遗留下来的value值，造成bug。

3.set、get方法会去检查所有键为null的Entry对象

expungeStaleEntry 清除Thread里的废弃Entry

set()

get()

remove()

结论:

从前面的set,getEntry,remove方法看出，在threadLocal的生命周期里，针对threadLocal存在的内存泄漏的问题， 都会通过expungeStaleEntry，cleanSomeSlots,replaceStaleEntry这三个方法清理掉key为null的脏entry。

4.结论

5.最佳实践

1）尽量一定要先初始化：ThreadLocal.withInitial(() -> 初始化)

2）建议：把ThreadLocal修饰为static

3）强制：用完记得手动remove()

ThreadLocal能实现线程的数据隔离，不在于它自己本身，而在于Thread的ThreadLocalMap

所以，ThreadLocal可以只初始化一次，只分配一块空间就足够了，没必要作为成员变量多次被初始化。

5.总结

ThreadLocal 并不解决线程间共享数据的问题

ThreadLocal 适用于变量在线程间隔离且在方法间共享的场景

ThreadLocal 通过隐式的在不同线程内创建独立实例副本避免了实例线程安全的问题

每个线程持有一个只属于自己的专属Map并维护了ThreadLocal对象与具体实例的映射，该Map由于只被持有它的线程访问，故不存在线程安全以及锁的问题

ThreadLocalMap的Entry对ThreadLocal的引用为弱引用，避免了ThreadLocal对象无法被回收的问题

都会通过expungeStaleEntry，cleanSomeSlots,replaceStaleEntry这三个方法回收键为 null 的 Entry 对象的值（即为具体实例）以及 Entry 对象本身从而防止内存泄漏，属于安全加固的方法