SimpleDateFormat線程不安全如何解決，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，這篇文章詳細(xì)介紹了相對(duì)應(yīng)的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個(gè)問(wèn)題的小伙伴找到更簡(jiǎn)單易行的方法。

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1.什么是線程不安全?

線程不安全也叫非線程安全，是指多線程執(zhí)行中，程序的執(zhí)行結(jié)果和預(yù)期的結(jié)果不符的情況就叫著線程不安全。

線程不安全的代碼

SimpleDateFormat 就是一個(gè)典型的線程不安全事例，接下來(lái)我們動(dòng)手來(lái)實(shí)現(xiàn)一下。首先我們先創(chuàng)建 10  個(gè)線程來(lái)格式化時(shí)間，時(shí)間格式化每次傳遞的待格式化時(shí)間都是不同的，所以程序如果正確執(zhí)行將會(huì)打印 10 個(gè)不同的值，接下來(lái)我們來(lái)看具體的代碼實(shí)現(xiàn)：

import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors;  public class SimpleDateFormatExample {     // 創(chuàng)建 SimpleDateFormat 對(duì)象     private static SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("mm:ss");      public static void main(String[] args) {         // 創(chuàng)建線程池         ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);         // 執(zhí)行 10 次時(shí)間格式化         for (int i = 0; i < 10; i++) {             int finalI = i;             // 線程池執(zhí)行任務(wù)             threadPool.execute(new Runnable() {                 @Override                 public void run() {                     // 創(chuàng)建時(shí)間對(duì)象                     Date date = new Date(finalI * 1000);                     // 執(zhí)行時(shí)間格式化并打印結(jié)果                     System.out.println(simpleDateFormat.format(date));                 }             });         }     } }

我們預(yù)期的正確結(jié)果是這樣的(10 次打印的值都不同)：

然而，以上程序的運(yùn)行結(jié)果卻是這樣的：

從上述結(jié)果可以看出，當(dāng)在多線程中使用 SimpleDateFormat 進(jìn)行時(shí)間格式化是線程不安全的。

2.解決方案

SimpleDateFormat 線程不安全的解決方案總共包含以下 5 種：

1. 鴻蒙官方戰(zhàn)略合作共建——HarmonyOS技術(shù)社區(qū)

2. 將 SimpleDateFormat 定義為局部變量;

3. 使用 synchronized 加鎖執(zhí)行;

4. 使用 Lock 加鎖執(zhí)行(和解決方案 2 類似);

5. 使用 ThreadLocal;

6. 使用 JDK 8 中提供的 DateTimeFormat。

接下來(lái)我們分別來(lái)看每種解決方案的具體實(shí)現(xiàn)。

① SimpleDateFormat改為局部變量

將 SimpleDateFormat 定義為局部變量時(shí)，因?yàn)槊總€(gè)線程都是獨(dú)享 SimpleDateFormat  對(duì)象的，相當(dāng)于將多線程程序變成“單線程”程序了，所以不會(huì)有線程不安全的問(wèn)題，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：

import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors;  public class SimpleDateFormatExample {     public static void main(String[] args) {         // 創(chuàng)建線程池         ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);         // 執(zhí)行 10 次時(shí)間格式化         for (int i = 0; i < 10; i++) {             int finalI = i;             // 線程池執(zhí)行任務(wù)             threadPool.execute(new Runnable() {                 @Override                 public void run() {                     // 創(chuàng)建 SimpleDateFormat 對(duì)象                     SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("mm:ss");                     // 創(chuàng)建時(shí)間對(duì)象                     Date date = new Date(finalI * 1000);                     // 執(zhí)行時(shí)間格式化并打印結(jié)果                     System.out.println(simpleDateFormat.format(date));                 }             });         }         // 任務(wù)執(zhí)行完之后關(guān)閉線程池         threadPool.shutdown();     } }

以上程序的執(zhí)行結(jié)果為：

當(dāng)打印的結(jié)果都不相同時(shí)，表示程序的執(zhí)行是正確的，從上述結(jié)果可以看出，將 SimpleDateFormat  定義為局部變量之后，就可以成功的解決線程不安全問(wèn)題了。

② 使用synchronized加鎖

鎖是解決線程不安全問(wèn)題最常用的手段，接下來(lái)我們先用 synchronized 來(lái)加鎖進(jìn)行時(shí)間格式化，實(shí)現(xiàn)代碼如下：

import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors;  public class SimpleDateFormatExample2 {     // 創(chuàng)建 SimpleDateFormat 對(duì)象     private static SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("mm:ss");      public static void main(String[] args) {         // 創(chuàng)建線程池         ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);         // 執(zhí)行 10 次時(shí)間格式化         for (int i = 0; i < 10; i++) {             int finalI = i;             // 線程池執(zhí)行任務(wù)             threadPool.execute(new Runnable() {                 @Override                 public void run() {                     // 創(chuàng)建時(shí)間對(duì)象                     Date date = new Date(finalI * 1000);                     // 定義格式化的結(jié)果                     String result = null;                     synchronized (simpleDateFormat) {                         // 時(shí)間格式化                         result = simpleDateFormat.format(date);                     }                     // 打印結(jié)果                     System.out.println(result);                 }             });         }         // 任務(wù)執(zhí)行完之后關(guān)閉線程池         threadPool.shutdown();     } }

以上程序的執(zhí)行結(jié)果為：

③ 使用Lock加鎖

在 Java 語(yǔ)言中，鎖的常用實(shí)現(xiàn)方式有兩種，除了 synchronized 之外，還可以使用手動(dòng)鎖 Lock，接下來(lái)我們使用 Lock  來(lái)對(duì)線程不安全的代碼進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)代碼如下：

import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;  /**  * Lock 解決線程不安全問(wèn)題  */ public class SimpleDateFormatExample3 {     // 創(chuàng)建 SimpleDateFormat 對(duì)象     private static SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("mm:ss");      public static void main(String[] args) {         // 創(chuàng)建線程池         ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);         // 創(chuàng)建 Lock 鎖         Lock lock = new ReentrantLock();         // 執(zhí)行 10 次時(shí)間格式化         for (int i = 0; i < 10; i++) {             int finalI = i;             // 線程池執(zhí)行任務(wù)             threadPool.execute(new Runnable() {                 @Override                 public void run() {                     // 創(chuàng)建時(shí)間對(duì)象                     Date date = new Date(finalI * 1000);                     // 定義格式化的結(jié)果                     String result = null;                     // 加鎖                     lock.lock();                     try {                         // 時(shí)間格式化                         result = simpleDateFormat.format(date);                     } finally {                         // 釋放鎖                         lock.unlock();                     }                     // 打印結(jié)果                     System.out.println(result);                 }             });         }         // 任務(wù)執(zhí)行完之后關(guān)閉線程池         threadPool.shutdown();     } }

以上程序的執(zhí)行結(jié)果為：

從上述代碼可以看出，手動(dòng)鎖的寫法相比于 synchronized 要繁瑣一些。

④ 使用ThreadLocal

加鎖方案雖然可以正確的解決線程不安全的問(wèn)題，但同時(shí)也引入了新的問(wèn)題，加鎖會(huì)讓程序進(jìn)入排隊(duì)執(zhí)行的流程，從而一定程度的降低了程序的執(zhí)行效率，如下圖所示：

那有沒(méi)有一種方案既能解決線程不安全的問(wèn)題，同時(shí)還可以避免排隊(duì)執(zhí)行呢?

答案是有的，可以考慮使用 ThreadLocal。ThreadLocal 翻譯為中文是線程本地變量的意思，字如其人 ThreadLocal  就是用來(lái)創(chuàng)建線程的私有(本地)變量的，每個(gè)線程擁有自己的私有對(duì)象，這樣就可以避免線程不安全的問(wèn)題了，實(shí)現(xiàn)如下：

知道了實(shí)現(xiàn)方案之后，接下來(lái)我們使用具體的代碼來(lái)演示一下 ThreadLocal 的使用，實(shí)現(xiàn)代碼如下：

import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors;  /**  * ThreadLocal 解決線程不安全問(wèn)題  */ public class SimpleDateFormatExample4 {     // 創(chuàng)建 ThreadLocal 對(duì)象，并設(shè)置默認(rèn)值（new SimpleDateFormat）     private static ThreadLocal<SimpleDateFormat> threadLocal =             ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("mm:ss"));      public static void main(String[] args) {         // 創(chuàng)建線程池         ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);         // 執(zhí)行 10 次時(shí)間格式化         for (int i = 0; i < 10; i++) {             int finalI = i;             // 線程池執(zhí)行任務(wù)             threadPool.execute(new Runnable() {                 @Override                 public void run() {                     // 創(chuàng)建時(shí)間對(duì)象                     Date date = new Date(finalI * 1000);                     // 格式化時(shí)間                     String result = threadLocal.get().format(date);                     // 打印結(jié)果                     System.out.println(result);                 }             });         }         // 任務(wù)執(zhí)行完之后關(guān)閉線程池         threadPool.shutdown();     } }

以上程序的執(zhí)行結(jié)果為：

ThreadLocal和局部變量的區(qū)別

首先來(lái)說(shuō) ThreadLocal 不等于局部變量，這里的“局部變量”指的是像 2.1 示例代碼中的局部變量， ThreadLocal  和局部變量最大的區(qū)別在于：ThreadLocal 屬于線程的私有變量，如果使用的是線程池，那么 ThreadLocal  中的變量是可以重復(fù)使用的，而代碼級(jí)別的局部變量，每次執(zhí)行時(shí)都會(huì)創(chuàng)建新的局部變量，二者區(qū)別如下圖所示：

更多關(guān)于 ThreadLocal 的內(nèi)容，可以訪問(wèn)磊哥前面的文章《ThreadLocal不好用?那是你沒(méi)用對(duì)!》。

⑤ 使用DateTimeFormatter

以上 4 種解決方案都是因?yàn)?SimpleDateFormat 是線程不安全的，所以我們需要加鎖或者使用 ThreadLocal 來(lái)處理，然而，JDK 8  之后我們就有了新的選擇，如果使用的是 JDK 8+ 版本，就可以直接使用 JDK 8 中新增的、安全的時(shí)間格式化工具類 DateTimeFormatter  來(lái)格式化時(shí)間了，接下來(lái)我們來(lái)具體實(shí)現(xiàn)一下。

使用 DateTimeFormatter 必須要配合 JDK 8 中新增的時(shí)間對(duì)象 LocalDateTime 來(lái)使用，因此在操作之前，我們可以先將  Date 對(duì)象轉(zhuǎn)換成 LocalDateTime，然后再通過(guò) DateTimeFormatter 來(lái)格式化時(shí)間，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：

import java.time.LocalDateTime; import java.time.ZoneId; import java.time.format.DateTimeFormatter; import java.util.Date; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors;  /**  * DateTimeFormatter 解決線程不安全問(wèn)題  */ public class SimpleDateFormatExample5 {     // 創(chuàng)建 DateTimeFormatter 對(duì)象     private static DateTimeFormatter dateTimeFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern("mm:ss");      public static void main(String[] args) {         // 創(chuàng)建線程池         ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);         // 執(zhí)行 10 次時(shí)間格式化         for (int i = 0; i < 10; i++) {             int finalI = i;             // 線程池執(zhí)行任務(wù)             threadPool.execute(new Runnable() {                 @Override                 public void run() {                     // 創(chuàng)建時(shí)間對(duì)象                     Date date = new Date(finalI * 1000);                     // 將 Date 轉(zhuǎn)換成 JDK 8 中的時(shí)間類型 LocalDateTime                     LocalDateTime localDateTime =                             LocalDateTime.ofInstant(date.toInstant(), ZoneId.systemDefault());                     // 時(shí)間格式化                     String result = dateTimeFormatter.format(localDateTime);                     // 打印結(jié)果                     System.out.println(result);                 }             });         }         // 任務(wù)執(zhí)行完之后關(guān)閉線程池         threadPool.shutdown();     } }

以上程序的執(zhí)行結(jié)果為：

3.線程不安全原因分析

要了解 SimpleDateFormat 為什么是線程不安全的?我們需要查看并分析 SimpleDateFormat 的源碼才行，那我們先從使用的方法  format 入手，源碼如下：

private StringBuffer format(Date date, StringBuffer toAppendTo,                                 FieldDelegate delegate) {     // 注意此行代碼     calendar.setTime(date);      boolean useDateFormatSymbols = useDateFormatSymbols();      for (int i = 0; i < compiledPattern.length; ) {         int tag = compiledPattern[i] >>> 8;         int count = compiledPattern[i++] & 0xff;         if (count == 255) {             count = compiledPattern[i++] << 16;             count |= compiledPattern[i++];         }          switch (tag) {             case TAG_QUOTE_ASCII_CHAR:                 toAppendTo.append((char)count);                 break;              case TAG_QUOTE_CHARS:                 toAppendTo.append(compiledPattern, i, count);                 i += count;                 break;              default:                 subFormat(tag, count, delegate, toAppendTo, useDateFormatSymbols);                 break;         }     }     return toAppendTo; }

也許是好運(yùn)使然，沒(méi)想到剛開始分析第一個(gè)方法就找到了線程不安全的問(wèn)題所在。

從上述源碼可以看出，在執(zhí)行 SimpleDateFormat.format 方法時(shí)，會(huì)使用 calendar.setTime  方法將輸入的時(shí)間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，那么我們想象一下這樣的場(chǎng)景：

• 線程 1 執(zhí)行了 calendar.setTime(date) 方法，將用戶輸入的時(shí)間轉(zhuǎn)換成了后面格式化時(shí)所需要的時(shí)間;

• 線程 1 暫停執(zhí)行，線程 2 得到 CPU 時(shí)間片開始執(zhí)行;

• 線程 2 執(zhí)行了 calendar.setTime(date) 方法，對(duì)時(shí)間進(jìn)行了修改;

• 線程 2 暫停執(zhí)行，線程 1 得出 CPU 時(shí)間片繼續(xù)執(zhí)行，因?yàn)榫€程 1 和線程 2 使用的是同一對(duì)象，而時(shí)間已經(jīng)被線程 2 修改了，所以此時(shí)當(dāng)線程 1  繼續(xù)執(zhí)行的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)線程安全的問(wèn)題了。

正常的情況下，程序的執(zhí)行是這樣的：

非線程安全的執(zhí)行流程是這樣的：

在多線程執(zhí)行的情況下，線程 1 的 date1 和線程 2 的 date2，因?yàn)閳?zhí)行順序的問(wèn)題，最終都被格式化成 date2  formatted，而非線程 1 date1 formatted 和線程 2 date2 formatted，這樣就會(huì)導(dǎo)致線程不安全的問(wèn)題。

4.各方案優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)

如果使用的是 JDK 8+ 版本，可以直接使用線程安全的 DateTimeFormatter 來(lái)進(jìn)行時(shí)間格式化，如果使用的 JDK 8  以下版本或者改造老的 SimpleDateFormat 代碼，可以考慮使用 synchronized 或 ThreadLocal  來(lái)解決線程不安全的問(wèn)題。因?yàn)閷?shí)現(xiàn)方案 1 局部變量的解決方案，每次執(zhí)行的時(shí)候都會(huì)創(chuàng)建新的對(duì)象，因此不推薦使用。synchronized 的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，而使用  ThreadLocal 可以避免加鎖排隊(duì)執(zhí)行的問(wèn)題。

關(guān)于SimpleDateFormat線程不安全如何解決問(wèn)題的解答就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒(méi)有解開，可以關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道了解更多相關(guān)知識(shí)。

網(wǎng)站標(biāo)題：SimpleDateFormat線程不安全如何解決
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