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高并發場景下，6種解決SimpleDateFormat類的執行緒安全問題方法

2023-07-01 07:42:42 後端開發

摘要：解決SimpleDateFormat類在高并發場景下的執行緒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，

本文分享自華為云社區《【高并發】更正SimpleDateFormat類執行緒不安全問題分析的錯誤》，作者： 冰 河 ，

解決SimpleDateFormat類在高并發場景下的執行緒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，

1.區域變數法

最簡單的一種方式就是將SimpleDateFormat類物件定義成區域變數，如下所示的代碼，將SimpleDateFormat類物件定義在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 區域變數法解決SimpleDateFormat類的執行緒安全問題
 */
public class SimpleDateFormatTest02 {
 //執行總次數
 private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
 //同時運行的執行緒數量
 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("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }catch (NumberFormatException e){
 System.out.println("執行緒：" + 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("所有執行緒格式化日期成功");
 }
}

此時運行修改后的程式，輸出結果如下所示，

所有執行緒格式化日期成功

至于在高并發場景下使用區域變數為何能解決執行緒的安全問題，會在【JVM專題】的JVM記憶體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類物件，影響程式的性能，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類物件定義成全域靜態變數，此時所有執行緒共享SimpleDateFormat類物件，此時在呼叫格式化時間的方法時，對SimpleDateFormat物件進行同步即可，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類的執行緒安全問題
 */
public class SimpleDateFormatTest03 {
 //執行總次數
 private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
 //同時運行的執行緒數量
 private static final int THREAD_COUNT = 20;
 //SimpleDateFormat物件
 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("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }catch (NumberFormatException e){
 System.out.println("執行緒：" + 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("所有執行緒格式化日期成功");
 }
}

此時，解決問題的關鍵代碼如下所示，

synchronized (simpleDateFormat){
simpleDateFormat.parse("2020-01-01");
}

運行程式，輸出結果如下所示，

所有執行緒格式化日期成功

需要注意的是，雖然這種方式能夠解決SimpleDateFormat類的執行緒安全問題，但是由于在程式的執行程序中，為SimpleDateFormat類物件加上了synchronized鎖，導致同一時刻只能有一個執行緒執行parse(String)方法，此時，會影響程式的執行性能，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鎖方式實作原理相同，都是在高并發下通過JVM的鎖機制來保證程式的執行緒安全，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類的執行緒安全問題
 */
public class SimpleDateFormatTest04 {
 //執行總次數
 private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
 //同時運行的執行緒數量
 private static final int THREAD_COUNT = 20;
 //SimpleDateFormat物件
 private static SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
 //Lock物件
 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("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }catch (NumberFormatException e){
 System.out.println("執行緒：" + 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("所有執行緒格式化日期成功");
 }
}

通過代碼可以得知，首先，定義了一個Lock型別的全域靜態變數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：為防止程式拋出例外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();
}

運行程式，輸出結果如下所示，

所有執行緒格式化日期成功

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，

4.ThreadLocal方式

使用ThreadLocal存盤每個執行緒擁有的SimpleDateFormat物件的副本，能夠有效的避免多執行緒造成的執行緒安全問題，使用ThreadLocal解決執行緒安全問題的代碼如下所示，

package io.binghe.concurrent.lab06;
import java.text.DateFormat;
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ThreadLocal解決SimpleDateFormat類的執行緒安全問題
 */
public class SimpleDateFormatTest05 {
 //執行總次數
 private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
 //同時運行的執行緒數量
 private static final int THREAD_COUNT = 20;
 private static ThreadLocal<DateFormat> threadLocal = new ThreadLocal<DateFormat>(){
 @Override
 protected DateFormat initialValue() {
 return 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 {
 threadLocal.get().parse("2020-01-01");
 } catch (ParseException e) {
 System.out.println("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }catch (NumberFormatException e){
 System.out.println("執行緒：" + 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("所有執行緒格式化日期成功");
 }
}

通過代碼可以得知，將每個執行緒使用的SimpleDateFormat副本保存在ThreadLocal中，各個執行緒在使用時互不干擾，從而解決了執行緒安全問題，

運行程式，輸出結果如下所示，

所有執行緒格式化日期成功

此種方式運行效率比較高，推薦在高并發業務場景的生產環境使用，

另外，使用ThreadLocal也可以寫成如下形式的代碼，效果是一樣的，

package io.binghe.concurrent.lab06;
import java.text.DateFormat;
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ThreadLocal解決SimpleDateFormat類的執行緒安全問題
 */
public class SimpleDateFormatTest06 {
 //執行總次數
 private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
 //同時運行的執行緒數量
 private static final int THREAD_COUNT = 20;
 private static ThreadLocal<DateFormat> threadLocal = new ThreadLocal<DateFormat>();
 private static DateFormat getDateFormat(){
 DateFormat dateFormat = threadLocal.get();
 if(dateFormat == null){
 dateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
 threadLocal.set(dateFormat);
 }
 return dateFormat;
 }
 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 {
 getDateFormat().parse("2020-01-01");
 } catch (ParseException e) {
 System.out.println("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }catch (NumberFormatException e){
 System.out.println("執行緒：" + 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("所有執行緒格式化日期成功");
 }
}

5.DateTimeFormatter方式

DateTimeFormatter是Java8提供的新的日期時間API中的類，DateTimeFormatter類是執行緒安全的，可以在高并發場景下直接使用DateTimeFormatter類來處理日期的格式化操作，代碼如下所示，

package io.binghe.concurrent.lab06;
import java.time.LocalDate;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
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DateTimeFormatter類解決執行緒安全問題
 */
public class SimpleDateFormatTest07 {
 //執行總次數
 private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
 //同時運行的執行緒數量
 private static final int THREAD_COUNT = 20;
 private static DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("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 {
 LocalDate.parse("2020-01-01", formatter);
 }catch (Exception e){
 System.out.println("執行緒：" + 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("所有執行緒格式化日期成功");
 }
}

可以看到，DateTimeFormatter類是執行緒安全的，可以在高并發場景下直接使用DateTimeFormatter類來處理日期的格式化操作，

運行程式，輸出結果如下所示，

所有執行緒格式化日期成功

使用DateTimeFormatter類來處理日期的格式化操作運行效率比較高，推薦在高并發業務場景的生產環境使用，

6.joda-time方式

joda-time是第三方處理日期時間格式化的類別庫，是執行緒安全的，如果使用joda-time來處理日期和時間的格式化，則需要引入第三方類別庫，這里，以Maven為例，如下所示引入joda-time庫，

<dependency>
<groupId>joda-time</groupId>
<artifactId>joda-time</artifactId>
<version>2.9.9</version>
</dependency>

引入joda-time庫后，實作的程式代碼如下所示，

package io.binghe.concurrent.lab06;
import org.joda.time.DateTime;
import org.joda.time.format.DateTimeFormat;
import org.joda.time.format.DateTimeFormatter;
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DateTimeFormatter類解決執行緒安全問題
 */
public class SimpleDateFormatTest08 {
 //執行總次數
 private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
 //同時運行的執行緒數量
 private static final int THREAD_COUNT = 20;
 private static DateTimeFormatter dateTimeFormatter = DateTimeFormat.forPattern("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 {
 DateTime.parse("2020-01-01", dateTimeFormatter).toDate();
 }catch (Exception e){
 System.out.println("執行緒：" + 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("所有執行緒格式化日期成功");
 }
}

這里，需要注意的是：DateTime類是org.joda.time包下的類，DateTimeFormat類和DateTimeFormatter類都是org.joda.time.format包下的類，如下所示，

import org.joda.time.DateTime;
import org.joda.time.format.DateTimeFormat;
import org.joda.time.format.DateTimeFormatter;

運行程式，輸出結果如下所示，

所有執行緒格式化日期成功

使用joda-time庫來處理日期的格式化操作運行效率比較高，推薦在高并發業務場景的生產環境使用，

解決SimpleDateFormat類的執行緒安全問題的方案總結

綜上所示：在解決解決SimpleDateFormat類的執行緒安全問題的幾種方案中，區域變數法由于執行緒每次執行格式化時間時，都會創建SimpleDateFormat類的物件，這會導致創建大量的SimpleDateFormat物件，浪費運行空間和消耗服務器的性能，因為JVM創建和銷毀物件是要耗費性能的，所以，不推薦在高并發要求的生產環境使用，

synchronized鎖方式和Lock鎖方式在處理問題的本質上是一致的，通過加鎖的方式，使同一時刻只能有一個執行緒執行格式化日期和時間的操作，這種方式雖然減少了SimpleDateFormat物件的創建，但是由于同步鎖的存在，導致性能下降，所以，不推薦在高并發要求的生產環境使用，

ThreadLocal通過保存各個執行緒的SimpleDateFormat類物件的副本，使每個執行緒在運行時，各自使用自身系結的SimpleDateFormat物件，互不干擾，執行性能比較高，推薦在高并發的生產環境使用，

DateTimeFormatter是Java 8中提供的處理日期和時間的類，DateTimeFormatter類本身就是執行緒安全的，經壓測，DateTimeFormatter類處理日期和時間的性能效果還不錯（后文單獨寫一篇關于高并發下性能壓測的文章），所以，推薦在高并發場景下的生產環境使用，

joda-time是第三方處理日期和時間的類別庫，執行緒安全，性能經過高并發的考驗，推薦在高并發場景下的生產環境使用，

 

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轉載請註明出處，本文鏈接：https://www.uj5u.com/houduan/556390.html

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    uj5u.com 2023-06-30 09:02:12 more
  • ShardingSphere5入門到實戰

    `ShardingSphere5入門到實戰` # 第01章 高性能架構模式 互聯網業務興起之后，海量用戶加上海量資料的特點，單個資料庫服務器已經難以滿足業務需要，必須考慮資料庫集群的方式來提升性能。高性能資料庫集群的`第一種方式是“讀寫分離”`，`第二種方式是“資料庫分片”`。 ## 1、讀寫分離架 ......

    uj5u.com 2023-06-30 09:00:25 more
  • JavaCV人臉識別三部曲之三：識別和預覽

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    uj5u.com 2023-06-30 08:54:14 more
  • Spring 的依賴注入（DI）

    歡迎來到本篇文章，書接上回，本篇說說 Spring 中的依賴注入，包括注入的方式，寫法，該選擇哪個注入方式以及可能出現的回圈依賴問題等內容。

    如果正在閱讀的朋友還不清楚什么是「依賴」，建議先看看我第一篇文章，通過 Employee 和 Department 簡單說了什么是所謂的依賴。 ......

    uj5u.com 2023-06-30 07:49:32 more
  • 6 sleep與yield的比較

    # 6 sleep與yield的比較 ## sleep 1. 呼叫 sleep 會讓當前執行緒從 *Running* 進入 *Timed Waiting* 狀態（阻塞） 2. 其它執行緒可以使用 interrupt 方法打斷正在睡眠的執行緒，這時 sleep 方法會拋出 InterruptedExcept ......

    uj5u.com 2023-06-30 07:49:24 more

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