【JAVA8新的時間與日期 API】- 傳統時間格式化的執行緒安全問題

糖油包子發表於2020-06-25
JavaAPI執行緒

Java8之前的日期和時間API，存在一些問題，最重要的就是執行緒安全的問題。這些問題都在Java8中的日期和時間API中得到了解決，而且Java8中的日期和時間API更加強大。

傳統時間格式化的執行緒安全問題

示例：

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Date;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;

public class TestOldSimpleDateFormat {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
        Callable<Date> task = new Callable<Date>() {
            @Override
            public Date call() throws Exception {
                return sdf.parse("2020-01-01");
            }
        };
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);
        List<Future<Date>> list = new ArrayList<>();
        for (int i=0;i<10;i++){
            Future<Date> future = pool.submit(task);
            list.add(future);
        }
        for (Future<Date> future : list){
            System.out.println(future.get());
        }

　　　　　pool.shutdown();
    }
}

以上程式碼執行會報錯：

 

 

報錯緣由：取部分原始碼解釋

    /**
     * SimpleDateFormat 類的 parse 方法 部分原始碼
     */
    public Date parse(String source) throws ParseException
    {
        ParsePosition pos = new ParsePosition(0);
        Date result = parse(source, pos); 
        if (pos.index == 0)
            throw new ParseException("Unparseable date: \"" + source + "\"" ,
                pos.errorIndex);
        return result;
    }

public Date parse(String text, ParsePosition pos)
    {
        // 省略上面諸多程式碼
        Date parsedDate;

        CalendarBuilder calb = new CalendarBuilder();
        try {
            //這裡這個 calendar 物件是 SimpleDateFormat 類的父類 DateFormat 中的屬性  ： protected Calendar calendar;
            parsedDate = calb.establish(calendar).getTime();//這個 calb.establish(calendar) 方法中，這個方法中的主要步驟不是原子操作，並且會對 calendar 物件進行修改，所以在多執行緒環境下就會出現執行緒安全問題。
            // 省略下面面諸多程式碼
        }
        catch (IllegalArgumentException e) {
            //省略.........................
            return null;
        }
        return parsedDate;
    }
 Calendar establish(Calendar cal) {
        boolean weekDate = isSet(WEEK_YEAR)
                            && field[WEEK_YEAR] > field[YEAR];
        if (weekDate && !cal.isWeekDateSupported()) {
            // Use YEAR instead
            if (!isSet(YEAR)) {
                set(YEAR, field[MAX_FIELD + WEEK_YEAR]);
            }
            weekDate = false;
        }

        cal.clear();
        // Set the fields from the min stamp to the max stamp so that
        // the field resolution works in the Calendar.
        for (int stamp = MINIMUM_USER_STAMP; stamp < nextStamp; stamp++) {
            for (int index = 0; index <= maxFieldIndex; index++) {
                if (field[index] == stamp) {
                    cal.set(index, field[MAX_FIELD + index]);
                    break;
                }
            }
        }

        if (weekDate) {
            int weekOfYear = isSet(WEEK_OF_YEAR) ? field[MAX_FIELD + WEEK_OF_YEAR] : 1;
            int dayOfWeek = isSet(DAY_OF_WEEK) ?
                                field[MAX_FIELD + DAY_OF_WEEK] : cal.getFirstDayOfWeek();
            if (!isValidDayOfWeek(dayOfWeek) && cal.isLenient()) {
                if (dayOfWeek >= 8) {
                    dayOfWeek--;
                    weekOfYear += dayOfWeek / 7;
                    dayOfWeek = (dayOfWeek % 7) + 1;
                } else {
                    while (dayOfWeek <= 0) {
                        dayOfWeek += 7;
                        weekOfYear--;
                    }
                }
                dayOfWeek = toCalendarDayOfWeek(dayOfWeek);
            }
            cal.setWeekDate(field[MAX_FIELD + WEEK_YEAR], weekOfYear, dayOfWeek);
        }
        return cal;
    }

綜上，我們可以看到 SimpleDateFormat 類中的parse 方法，呼叫了 CalendarBuilder 的 establish(calendar) 方法，並在方法中，對 calendar 物件進行了各種判斷及修改，並且這些操作都不是原子操作或同步操作，而這個calendar 物件又是 SimpleDateFormat 的父類 DateFormat 的一個例項變數，所以，在多執行緒同時呼叫SimpleDateFormat 的 parse 方法的時候，就會出現執行緒安全問題。



針對以上異常，JAVA8之前的解決辦法：


1. 將 SimpleDateFormat 物件定義成區域性變數。


2. 加鎖。


3. 使用ThreadLocal，每個執行緒都擁有自己的SimpleDateFormat物件副本。


示例（加鎖）：




        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
        Callable<Date> task = new Callable<Date>() {
            @Override
            public synchronized Date call() throws Exception {//加個同步，解決問題
                return sdf.parse("2020-01-01");
//                return DateFormatThreadLocal.convert("2020-01-01");
            }
        };
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);
        List<Future<Date>> list = new ArrayList<>();
        for (int i=0;i<10;i++){
            Future<Date> future = pool.submit(task);
            list.add(future);
        }
        for (Future<Date> future : list){
            System.out.println(future.get());
        }
        pool.shutdown();




 


示例（ThreadLocal）：




import java.text.DateFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

public class DateFormatThreadLocal {
    private static final ThreadLocal<DateFormat> df = new ThreadLocal<DateFormat>() {
        protected DateFormat initialValue() {
            return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
        }
    };
    public static Date convert(String source) throws Exception {
        return df.get().parse(source);
    }
}


////////////////////////////////////////////////////////////////

public class TestOldSimpleDateFormat {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
//        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
        Callable<Date> task = new Callable<Date>() {
            @Override
            public Date call() throws Exception {
//                return sdf.parse("2020-01-01");
                return DateFormatThreadLocal.convert("2020-01-01");
            }
        };
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);
        List<Future<Date>> list = new ArrayList<>();
        for (int i=0;i<10;i++){
            Future<Date> future = pool.submit(task);
            list.add(future);
        }
        for (Future<Date> future : list){
            System.out.println(future.get());
        }


　　　　　pool.shutdown();


} }




 


JAVA8的解決辦法：使用新的API（DateTimeFormatter  和 LocalDate ）


示例：




import java.time.LocalDate;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;

public class TestOldSimpleDateFormat {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd");

        Callable<LocalDate> task = new Callable<LocalDate>() {
            @Override
            public LocalDate call() throws Exception {
//                return sdf.parse("2020-01-01");
                return LocalDate.parse("2020-01-01",formatter);
            }
        };
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);
        List<Future<LocalDate>> list = new ArrayList<>();
        for (int i=0;i<10;i++){
            Future<LocalDate> future = pool.submit(task);
            list.add(future);
        }
        for (Future<LocalDate> future : list){
            System.out.println(future.get());
        }
        pool.shutdown();
    }
}




 






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