SimpleDateFormat類的線程安全問題和解決方案（解決方案篇一）
大家好，我是冰河~~
解決SimpledateFormat類在高并發場景下的線程安全問題可以有多種方式，這里，就列舉幾個常用的方式供參考，大家也可以在評論區給出更多的解決方案。
SimpledateFormat類的線程安全問題和解決方案（問題篇）
1.局部變量法
最簡單的一種方式就是將SimpleDateFormat類對象定義成局部變量，如下所示的代碼，將SimpleDateFormat類對象定義在parse(String)方法的上面，即可解決問題。
package io.binghe.concurrent.lab06; import java.text.ParseException; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.concurrent.CountDownLatch; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.Semaphore; /** * @author binghe * @version 1.0.0 * @description 局部變量法解決SimpleDateFormat類的線程安全問題 */ public class SimpleDateFormatTest02 { //執行總次數 private static final int EXECUTE_COUNT = 1000; //同時運行的線程數量 private static final int THREAD_COUNT = 20; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { final Semaphore semaphore = new Semaphore(THREAD_COUNT); final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(EXECUTE_COUNT); ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); for (int i = 0; i < EXECUTE_COUNT; i++){ executorService.execute(() -> { try { semaphore.acquire(); try { SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"); simpleDateFormat.parse("2020-01-01"); } catch (ParseException e) { System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗"); e.printStackTrace(); System.exit(1); }catch (NumberFormatException e){ System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗"); e.printStackTrace(); System.exit(1); } semaphore.release(); } catch (InterruptedException e) { System.out.println("信號量發生錯誤"); e.printStackTrace(); System.exit(1); } countDownLatch.countDown(); }); } countDownLatch.await(); executorService.shutdown(); System.out.println("所有線程格式化日期成功"); } }
此時運行修改后的程序，輸出結果如下所示。
所有線程格式化日期成功
至于在高并發場景下使用局部變量為何能解決線程的安全問題，會在【JVM專題】的JVM內存模式相關內容中深入剖析，這里不做過多的介紹了。
當然，這種方式在高并發下會創建大量的SimpleDateFormat類對象，影響程序的性能，所以，這種方式在實際生產環境不太被推薦。
2.synchronized鎖方式
將SimpleDateFormat類對象定義成全局靜態變量，此時所有線程共享SimpleDateFormat類對象，此時在調用格式化時間的方法時，對SimpleDateFormat對象進行同步即可，代碼如下所示。
package io.binghe.concurrent.lab06; import java.text.ParseException; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.concurrent.CountDownLatch; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.Semaphore; /** * @author binghe * @version 1.0.0 * @description 通過Synchronized鎖解決SimpleDateFormat類的線程安全問題 */ public class SimpleDateFormatTest03 { //執行總次數 private static final int EXECUTE_COUNT = 1000; //同時運行的線程數量 private static final int THREAD_COUNT = 20; //SimpleDateFormat對象 private static SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { final Semaphore semaphore = new Semaphore(THREAD_COUNT); final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(EXECUTE_COUNT); ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); for (int i = 0; i < EXECUTE_COUNT; i++){ executorService.execute(() -> { try { semaphore.acquire(); try { synchronized (simpleDateFormat){ simpleDateFormat.parse("2020-01-01"); } } catch (ParseException e) { System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗"); e.printStackTrace(); System.exit(1); }catch (NumberFormatException e){ System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗"); e.printStackTrace(); System.exit(1); } semaphore.release(); } catch (InterruptedException e) { System.out.println("信號量發生錯誤"); e.printStackTrace(); System.exit(1); } countDownLatch.countDown(); }); } countDownLatch.await(); executorService.shutdown(); System.out.println("所有線程格式化日期成功"); } }
此時，解決問題的關鍵代碼如下所示。
synchronized (simpleDateFormat){ simpleDateFormat.parse("2020-01-01"); }
運行程序，輸出結果如下所示。
所有線程格式化日期成功
需要注意的是，雖然這種方式能夠解決SimpleDateFormat類的線程安全問題，但是由于在程序的執行過程中，為SimpleDateFormat類對象加上了synchronized鎖，導致同一時刻只能有一個線程執行parse(String)方法。此時，會影響程序的執行性能，在要求高并發的生產環境下，此種方式也是不太推薦使用的。
3.Lock鎖方式
Lock鎖方式與synchronized鎖方式實現原理相同，都是在高并發下通過JVM的鎖機制來保證程序的線程安全。通過Lock鎖方式解決問題的代碼如下所示。
package io.binghe.concurrent.lab06; import java.text.ParseException; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.concurrent.CountDownLatch; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.Semaphore; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; /** * @author binghe * @version 1.0.0 * @description 通過Lock鎖解決SimpleDateFormat類的線程安全問題 */ public class SimpleDateFormatTest04 { //執行總次數 private static final int EXECUTE_COUNT = 1000; //同時運行的線程數量 private static final int THREAD_COUNT = 20; //SimpleDateFormat對象 private static SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"); //Lock對象 private static Lock lock = new ReentrantLock(); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { final Semaphore semaphore = new Semaphore(THREAD_COUNT); final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(EXECUTE_COUNT); ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); for (int i = 0; i < EXECUTE_COUNT; i++){ executorService.execute(() -> { try { semaphore.acquire(); try { lock.lock(); simpleDateFormat.parse("2020-01-01"); } catch (ParseException e) { System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗"); e.printStackTrace(); System.exit(1); }catch (NumberFormatException e){ System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗"); e.printStackTrace(); System.exit(1); }finally { lock.unlock(); } semaphore.release(); } catch (InterruptedException e) { System.out.println("信號量發生錯誤"); e.printStackTrace(); System.exit(1); } countDownLatch.countDown(); }); } countDownLatch.await(); executorService.shutdown(); System.out.println("所有線程格式化日期成功"); } }
通過代碼可以得知，首先，定義了一個Lock類型的全局靜態變量作為加鎖和釋放鎖的句柄。然后在simpleDateFormat.parse(String)代碼之前通過lock.lock()加鎖。這里需要注意的一點是：為防止程序拋出異常而導致鎖不能被釋放，一定要將釋放鎖的操作放到finally代碼塊中，如下所示。
finally { lock.unlock(); }
運行程序，輸出結果如下所示。
所有線程格式化日期成功
此種方式同樣會影響高并發場景下的性能，不太建議在高并發的生產環境使用。
好了，今天就到這兒吧，剩下的解決方案我們下一篇再探討，我是冰河，我們下期見~~
Java JDK 任務調度 多線程
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