詳解SimpleDateFormat的線程安全問題與解決方案

發布時間：2020-09-11 19:00:39 來源：腳本之家閱讀：167 作者：ZimZz 欄目：編程語言

1. 原因

SimpleDateFormat(下面簡稱sdf)類內部有一個Calendar對象引用,它用來儲存和這個sdf相關的日期信息,例如sdf.parse(dateStr), sdf.format(date) 諸如此類的方法參數傳入的日期相關String, Date等等, 都是交友Calendar引用來儲存的.這樣就會導致一個問題,如果你的sdf是個static的, 那么多個thread 之間就會共享這個sdf, 同時也是共享這個Calendar引用, 并且, 觀察 sdf.parse() 方法,你會發現有如下的調用:

Date parse() {
 calendar.clear(); // 清理calendar
 ... // 執行一些操作, 設置 calendar 的日期什么的
 calendar.getTime(); // 獲取calendar的時間
}

這里會導致的問題就是, 如果線程A 調用了 sdf.parse(), 并且進行了 calendar.clear()后還未執行calendar.getTime()的時候,線程B又調用了sdf.parse(), 這時候線程B也執行了sdf.clear()方法, 這樣就導致線程A的的calendar數據被清空了(實際上A,B的同時被清空了). 又或者當 A 執行了calendar.clear() 后被掛起, 這時候B 開始調用sdf.parse()并順利i結束, 這樣 A 的 calendar內存儲的的date 變成了后來B設置的calendar的date

2. 問題重現

import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * @author zhenwei.liu created on 2013 13-8-29 下午5:35
 * @version $Id$
 */
public class DateFormatTest extends Thread {
 private static SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
 private String name;
 private String dateStr;
 private boolean sleep;
 public DateFormatTest(String name, String dateStr, boolean sleep) {
  this.name = name;
  this.dateStr = dateStr;
  this.sleep = sleep;
 }
 @Override
 public void run() {
  Date date = null;
  if (sleep) {
   try {
    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(2000);
   } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
   }
  }
  try {
   date = sdf.parse(dateStr);
  } catch (ParseException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  System.out.println(name + " : date: " + date);
 }
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
  // A 會sleep 2s 后開始執行sdf.parse()
  executor.execute(new DateFormatTest("A", "1991-09-13", true));
  // B 打了斷點,會卡在方法中間
  executor.execute(new DateFormatTest("B", "2013-09-13", false));
  executor.shutdown();
 }
}

使用Debug模式執行這段代碼,并在sdf.parse()方法里打上斷點

parse() {
 calendar.clear()
 // 這里打一個斷點
 calendar.getTime()
}

過程:

1) 首先A線程跑起來以后會進入sleep

2) B線程跑起來, 卡在斷點處

3) A線程醒過來, 執行 calendar.clear(), 并將設置sdf.calendar的date為1991-09-13, 此時 A B 的 calendar 都為 1991-09-13

4) 讓斷點繼續執行, 輸出如下

A : date: Fri Sep 13 00:00:00 CDT 1991
B : date: Fri Sep 13 00:00:00 CDT 1991

這并不是我們期待的結果

3. 解決方案

最簡單的解決方案我們可以把static去掉,這樣每個新的線程都會有一個自己的sdf實例,從而避免線程安全的問題

然而,使用這種方法,在高并發的情況下會大量的new sdf以及銷毀sdf,這樣是非常耗費資源的

在并發情況下,網站的請求任務與線程執行情況大概可以理解為如下

詳解SimpleDateFormat的線程安全問題與解決方案

例如Tomcat的線程池的最大Thread數為4, 現在需要執行的任務有1000個(理解為有1000個用戶點了你的網站的某個功能),

而這1000個任務都會用到我們寫的日期函數處理類

A) 假如說日期函數處理類使用的是new SimpleDateFormat的方法,那么這里就會有1000次sdf的創建和銷毀

B) Java中提供了一種ThreadLocal的解決方案,它的工作方式是,每個線程只會有一個實例,也就是說我們執行完這1000個任務,總共只會實例化4個sdf.

而且,它并不會有多線程的并發問題,因為,單個線程執行任務肯定是順序的,例如Thread #1負責執行Task #1-#250, 那么他是順序而執行Task #1-#250

而Thread #2擁有自己的sdf實例,他也是順序執行任務 Task #251-#500, 以此類推

下面是一個使用ThreadLocal解決sdf多線程問題的例子

import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
 * @author zhenwei.liu created on 2013 13-8-29 下午5:35
 * @version $Id$
 */
public class DateUtil {
 /** 鎖對象 */
 private static final Object lockObj = new Object();
 /** 存放不同的日期模板格式的sdf的Map */
 private static Map<String, ThreadLocal<SimpleDateFormat>> sdfMap = new HashMap<String, ThreadLocal<SimpleDateFormat>>();
 /**
  * 返回一個ThreadLocal的sdf,每個線程只會new一次sdf
  * 
  * @param pattern
  * @return
  */
 private static SimpleDateFormat getSdf(final String pattern) {
  ThreadLocal<SimpleDateFormat> tl = sdfMap.get(pattern);
  // 此處的雙重判斷和同步是為了防止sdfMap這個單例被多次put重復的sdf
  if (tl == null) {
   synchronized (lockObj) {
    tl = sdfMap.get(pattern);
    if (tl == null) {
     // 只有Map中還沒有這個pattern的sdf才會生成新的sdf并放入map
     System.out.println("put new sdf of pattern " + pattern + " to map");
     // 這里是關鍵,使用ThreadLocal<SimpleDateFormat>替代原來直接new SimpleDateFormat
     tl = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>() {
      @Override
      protected SimpleDateFormat initialValue() {
       System.out.println("thread: " + Thread.currentThread() + " init pattern: " + pattern);
       return new SimpleDateFormat(pattern);
      }
     };
     sdfMap.put(pattern, tl);
    }
   }
  }
  return tl.get();
 }
 /**
  * 是用ThreadLocal<SimpleDateFormat>來獲取SimpleDateFormat,這樣每個線程只會有一個SimpleDateFormat
  * 
  * @param date
  * @param pattern
  * @return
  */
 public static String format(Date date, String pattern) {
  return getSdf(pattern).format(date);
 }
 public static Date parse(String dateStr, String pattern) throws ParseException {
  return getSdf(pattern).parse(dateStr);
 }
}

測試類

import java.text.ParseException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
 * @author zhenyu.nie created on 2013 13-8-26 下午2:13
 * @version 1.0.0
 */
public class Test {
 public static void main(String[] args) {
  final String patten1 = "yyyy-MM-dd";
  final String patten2 = "yyyy-MM";
  Thread t1 = new Thread() {
   @Override
   public void run() {
    try {
     DateUtil.parse("1992-09-13", patten1);
    } catch (ParseException e) {
     e.printStackTrace();
    }
   }
  };
  Thread t2 = new Thread() {
   @Override
   public void run() {
    try {
     DateUtil.parse("2000-09", patten2);
    } catch (ParseException e) {
     e.printStackTrace();
    }
   }
  };
  Thread t3 = new Thread() {
   @Override
   public void run() {
    try {
     DateUtil.parse("1992-09-13", patten1);
    } catch (ParseException e) {
     e.printStackTrace();
    }
   }
  };
  Thread t4 = new Thread() {
   @Override
   public void run() {
    try {
     DateUtil.parse("2000-09", patten2);
    } catch (ParseException e) {
     e.printStackTrace();
    }
   }
  };
  Thread t5 = new Thread() {
   @Override
   public void run() {
    try {
     DateUtil.parse("2000-09-13", patten1);
    } catch (ParseException e) {
     e.printStackTrace();
    }
   }
  };
  Thread t6 = new Thread() {
   @Override
   public void run() {
    try {
     DateUtil.parse("2000-09", patten2);
    } catch (ParseException e) {
     e.printStackTrace();
    }
   }
  };
  System.out.println("單線程執行: ");
  ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(1);
  exec.execute(t1);
  exec.execute(t2);
  exec.execute(t3);
  exec.execute(t4);
  exec.execute(t5);
  exec.execute(t6);
  exec.shutdown();
  sleep(1000);
  System.out.println("雙線程執行: ");
  ExecutorService exec2 = Executors.newFixedThreadPool(2);
  exec2.execute(t1);
  exec2.execute(t2);
  exec2.execute(t3);
  exec2.execute(t4);
  exec2.execute(t5);
  exec2.execute(t6);
  exec2.shutdown();
 }
 private static void sleep(long millSec) {
  try {
   TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(millSec);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
 }
}

輸出

單線程執行:

put new sdf of pattern yyyy-MM-dd to map
thread: Thread[pool-1-thread-1,5,main] init pattern: yyyy-MM-dd
put new sdf of pattern yyyy-MM to map
thread: Thread[pool-1-thread-1,5,main] init pattern: yyyy-MM

雙線程執行:

thread: Thread[pool-2-thread-1,5,main] init pattern: yyyy-MM-dd
thread: Thread[pool-2-thread-2,5,main] init pattern: yyyy-MM
thread: Thread[pool-2-thread-1,5,main] init pattern: yyyy-MM
thread: Thread[pool-2-thread-2,5,main] init pattern: yyyy-MM-dd

從輸出我們可以看出:

1) 1個線程執行這6個任務的時候,這個線程首次使用過的時候會new一個新的sdf,并且以后都一直用這個sdf,而不是每次處理任務都新建一個新的sdf

2) 2個線程執行6個任務的時候也是同理,但是2個線程的sdf是分開的,每個線程都有自己的"yyyy-MM-dd", "yyyy-MM"的sdf,所以他們不會有線程安全安全問題

試想,如果使用的是new的實現方法,那么不管是用1個線程去執行,還是用2個線程去執行這6個任務,都需要new 6個sdf

以上所述是小編給大家介紹的SimpleDateFormat的線程安全問題與解決方案，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會及時回復大家的。在此也非常感謝大家對億速云網站的支持！

向AI問一下細節

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