详解SimpleDateFormat的线程安全问题与解决方案

详解SimpleDateFormat的线程安全问题与解决方案

1. 原因

SimpleDateFormat(下面简称sdf)类内部有一个Calendar对象引用,它用来储存和这个sdf相关的日期信息,例如sdf.parse(dateStr), sdf.format(date) 诸如此类的方法参数传入的日期相关String, Date等等, 都是交友Calendar引用来储存的.这样就会导致一个问题,如果你的sdf是个static的, 那么多个thread 之间就会共享这个sdf, 同时也是共享这个Calendar引用, 并且, 观察 sdf.parse() 方法,你会发现有如下的调用:

Date parse() {

calendar.clear(); // 清理calendar

... // 执行一些操作, 设置 calendar 的日期什么的

calendar.getTime(); // 获取calendar的时间

}

这里会导致的问题就是, 如果 线程A 调用了 sdf.parse(), 并且进行了 calendar.clear()后还未执行calendar.getTime()的时候,线程B又调用了sdf.parse(), 这时候线程B也执行了sdf.clear()方法, 这样就导致线程A的的calendar数据被清空了(实际上A,B的同时被清空了). 又或者当 A 执行了calendar.clear() 后被挂起, 这时候B 开始调用sdf.parse()并顺利i结束, 这样 A 的 calendar内存储的的date 变成了后来B设置的calendar的date

2. 问题重现

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.newCachebabCXdThreadPool();

// A 会sleep 2s 后开始执行sdf.parse()

executor.execute(new DateFormatTest("A", "1991-09-13", true));

// B 打了断点,会卡在方法中间

executor.execute(new DateFormatTest("B", "2013-09-13", false));

executor.shutdown();

}

}

使用Debug模式执行这段代码,并在sdf.parse()方法里打上断点

parse() {

calendar.clear()

// 这里打一个断点

calendar.getTime()

}

过程:

1) 首先A线程跑起来以后会进入sleep

2) B线程跑起来, 卡在断点处

3) A线程醒过来, 执行 calendar.clear(), 并将设置sdf.calendar的date为1991-09-13, 此时 A B 的 calendar 都为 1991-09-13

4) 让断点继续执行, 输出如下

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

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

这并不是我们期待的结果

3. 解决方案

最简单的解决方案我们可以把static去掉,这样每个新的线程都会有一个自己的sdf实例,从而避免线程安全的问题

然而,使用这种方法,在高并发的情况下会大量的new sdf以及销毁sdf,这样是非常耗费资源的

在并发情况下,网站的请求任务与线程执行情况大概可以理解为如下

例如Tomcat的线程池的最大Thread数为4, 现在需要执行的任务有1000个(理解为有1000个用户点了你的网站的某个功能),

而这1000个任务都会用到我们写的日期函数处理类

A) 假如说日期函数处理类使用的是new SimpleDateFormat的方法,那么这里就会有1000次sdf的创建和销毁

B) Java中提供了一种ThreadLocal的解决方案,它的工作方式是,每个线程只会有一个实例,也就是说我们执行完这1000个任务,总共只会实例化4个sdf.

而且,它并不会有多线程的并发问题,因为,单个线程执行任务肯定是顺序的,例如Thread #1负责执行Task #1-#250, 那么他是顺序而执行Task #1-#250

而Thread #2拥有自己的sdf实例,他也是顺序执行任务 Task #251-#500, 以此类推

下面是一个使用ThreadLocal解决sdf多线程问题的例子

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 {

/** 锁对象 */

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> sdfMap = new HashMap>();

/**

* 返回一个ThreadLocal的sdf,每个线程只会new一次sdf

*

* @param pattern

* @return

*/

private static SimpleDateFormat getSdf(final String pattern) {

ThreadLocal tl = sdfMap.get(pattern);

// 此处的双重判断和同步是为了防止sdfMap这个单例被多次put重复的sdf

if (tl == null) {

synchronized (lockObj) {

tl = sdfMap.get(pattern);

if (tl == null) {

// 只有Map中还没有这个pattern的sdf才会生成新的sdf并放入map

System.out.println("put new sdf of pattern " + pattern + " to map");

// 这里是关键,使用ThreadLocal替代原来直接new SimpleDateFormat

tl = new ThreadLocal() {

@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来获取SimpleDateFormat,这样每个线程只会有一个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);

}

}

测试类

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("单线程执行: ");

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("双线程执行: ");

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();

}

}

}

输出

单线程执行:

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

双线程执行:

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

从输出我们可以看出:

1) 1个线程执行这6个任务的时候,这个线程首次使用过的时候会new一个新的sdf,并且以后都一直用这个sdf,而不是每次处理任务都新建一个新的sdf

2) 2个线程执行6个任务的时候也是同理,但是2个线程的sdf是分开的,每个线程都有自己的"yyyy-MM-dd", "yyyy-MM"的sdf,所以他们不会有线程安全安全问题

试想,如果使用的是new的实现方法,那么不管是用1个线程去执行,还是用2个线程去执行这6个任务,都需要new 6个sdf

以上所述是给大家介绍的SimpleDateFormat的线程安全问题与解决方案，希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对我们网站的支持！

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