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, 那麼多個thread 之間就會共享這個sdf, 同時也是共享這個Calendar引用, 並且, 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 的日期什麼的
calendar.getTime(); // 獲取calendar的時間}
這裏會導致的問題就是, 如果 線程A 調用了 sdf.parse(), 並且進行了 calendar.clear()後還未執行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() 後被掛起, 這時候B 開始調用sdf.parse()並順利i結束, 這樣 A 的 calendar內存儲的的date 變成了後來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 後開始執行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,並在sdf.parse()方法裏打上斷點
parse() {
calendar.clear() // 這裏打一個斷點
calendar.getTime()
}
過程:
1) 首先A線程跑起來以後會進入sleep
2) B線程跑起來, 卡在斷點處
3) A線程醒過來, 執行 calendar.clear(), 並將設置sdf.calendar的date爲1991-09-13, 此時 A B 的 calendar 都爲 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
這並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,在高併發的情況下會大量的new sdf以及銷燬sdf,這樣是非常耗費資源的
在併發情況下,網站的請求任務與線程執行情況大概可以理解爲如下
例如Tomcat的線程池的最大Thread數爲4, 現在需要執行的任務有1000個(理解爲有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,那麼這裏就會有1000次sdf的創建和銷燬
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,它並不會有多線程的併發問題,因爲,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, 那麼他是順序而執行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爲了防止sdfMap這個單例被多次put重複的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纔會生成新的sdf並放入map
System.out.println("put new sdf of pattern " + pattern + " to map"); // 這裏是關鍵,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,並且以後都一直用這個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,那麼不管是用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