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.newcachedthreadpool();
  // 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<string, threadlocal<simpledateformat>> sdfmap = new hashmap<string, threadlocal<simpledateformat>>();
 /**
  * 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<simpledateformat> 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<simpledateformat>替代原来直接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>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

以上所述是小编给大家介绍的simpledateformat的线程安全问题与解决方案，希望对大家有所帮助