面試官：談?wù)?SimpleDateFormat 的線程安全問題與解決方案
1. 原因
SimpleDateFormat(下面簡稱sdf)類內(nèi)部有一個Calendar對象引用,它用來儲存和這個sdf相關(guān)的日期信息,例如sdf.parse(dateStr), sdf.format(date) 諸如此類的方法參數(shù)傳入的日期相關(guān)String, Date等等, 都是交友Calendar引用來儲存的.
這樣就會導(dǎo)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(fā)現(xiàn)有如下的調(diào)用:
Date parse() {
calendar.clear(); // 清理calendar
... // 執(zhí)行一些操作, 設(shè)置 calendar 的日期什么的
calendar.getTime(); // 獲取calendar的時間
}
這里會導(dǎo)致的問題就是, 如果 線程A 調(diào)用了 sdf.parse(), 并且進(jìn)行了 calendar.clear()后還未執(zhí)行calendar.getTime()的時候,線程B又調(diào)用了sdf.parse(), 這時候線程B也執(zhí)行了sdf.clear()方法, 這樣就導(dǎo)致線程A的的calendar數(shù)據(jù)被清空了(實(shí)際上A,B的同時被清空了). 又或者當(dāng) A 執(zhí)行了calendar.clear() 后被掛起, 這時候B 開始調(diào)用sdf.parse()并順利i結(jié)束, 這樣 A 的 calendar內(nèi)存儲的的date 變成了后來B設(shè)置的calendar的date
2. 問題重現(xiàn)
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;
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(zhí)行sdf.parse()
executor.execute(new DateFormatTest("A", "1991-09-13", true));
// B 打了斷點(diǎn),會卡在方法中間
executor.execute(new DateFormatTest("B", "2013-09-13", false));
executor.shutdown();
}
}
使用Debug模式執(zhí)行這段代碼,并在sdf.parse()方法里打上斷點(diǎn)
parse() {
calendar.clear()
// 這里打一個斷點(diǎn)
calendar.getTime()
}
過程:
首先A線程跑起來以后會進(jìn)入sleep
B線程跑起來, 卡在斷點(diǎn)處
A線程醒過來, 執(zhí)行 calendar.clear(), 并將設(shè)置sdf.calendar的date為1991-09-13, 此時 A B 的 calendar 都為 1991-09-13
讓斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)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(jié)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(shí)例,從而避免線程安全的問題
然而,使用這種方法,在高并發(fā)的情況下會大量的new sdf以及銷毀sdf,這樣是非常耗費(fèi)資源的
在并發(fā)情況下,網(wǎng)站的請求任務(wù)與線程執(zhí)行情況大概可以理解為如下
例如Tomcat的線程池的最大Thread數(shù)為4, 現(xiàn)在需要執(zhí)行的任務(wù)有1000個(理解為有1000個用戶點(diǎn)了你的網(wǎng)站的某個功能),
而這1000個任務(wù)都會用到我們寫的日期函數(shù)處理類
假如說日期函數(shù)處理類使用的是new SimpleDateFormat的方法,那么這里就會有1000次sdf的創(chuàng)建和銷毀
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(shí)例,也就是說我們執(zhí)行完這1000個任務(wù),總共只會實(shí)例化4個sdf.
而且,它并不會有多線程的并發(fā)問題,因?yàn)?單個線程執(zhí)行任務(wù)肯定是順序的,例如Thread #1負(fù)責(zé)執(zhí)行Task #1-#250, 那么他是順序而執(zhí)行Task #1-#250
而Thread #2擁有自己的sdf實(shí)例,他也是順序執(zhí)行任務(wù) 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;
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(fù)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(guān)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;
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(zhí)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(zhí)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(zhí)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(zhí)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個線程執(zhí)行這6個任務(wù)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(wù)都新建一個新的sdf
2個線程執(zhí)行6個任務(wù)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(shí)現(xiàn)方法,那么不管是用1個線程去執(zhí)行,還是用2個線程去執(zhí)行這6個任務(wù),都需要new 6個sdf
來源：cnblogs.com/zemliu/p/3290585.html
