本文借由并发环境下使用线程不安全的SimpleDateFormat优化案例,帮助大家理解ThreadLocal.
最近整理公司项目,发现不少写的比较糟糕的地方,比如下面这个:
public class DateUtil { private final static SimpleDateFormat sdfyhm = new SimpleDateFormat( "yyyyMMdd"); public synchronized static Date parseymdhms(String source) { try { return sdfyhm.parse(source); } catch (ParseException e) { e.printStackTrace(); return new Date(); } }} 首先分析下:
该处的函数parseymdhms()使用了synchronized修饰,意味着该操作是线程不安全的,所以需要同步,线程不安全也只能是SimpleDateFormat的parse()方法,查看下源码,在SimpleDateFormat里面有一个全局变量protected Calendar calendar;Date parse() { calendar.clear(); ... // 执行一些操作, 设置 calendar 的日期什么的 calendar.getTime(); // 获取calendar的时间} 该clear()操作会造成线程不安全.
此外使用synchronized 关键字对性能有很大影响,尤其是多线程的时候,每一次调用parseymdhms方法都会进行同步判断,并且同步本身开销就很大,因此这是不合理的解决方案.
改进方法
线程不安全是源于多线程使用了共享变量造成,所以这里使用ThreadLocal<SimpleDateFormat>来给每个线程单独创建副本变量,先给出代码,再分析这样的解决问题的原因.
/** * 日期工具类(使用了ThreadLocal获取SimpleDateFormat,其他方法可以直接拷贝common-lang) * @author Niu Li * @date 2016/11/19 */public class DateUtil { private static Map > sdfMap = new HashMap >(); private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(DateUtil.class); public final static String MDHMSS = "MMddHHmmssSSS"; public final static String YMDHMS = "yyyyMMddHHmmss"; public final static String YMDHMS_ = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss"; public final static String YMD = "yyyyMMdd"; public final static String YMD_ = "yyyy-MM-dd"; public final static String HMS = "HHmmss"; /** * 根据map中的key得到对应线程的sdf实例 * @param pattern map中的key * @return 该实例 */ private static SimpleDateFormat getSdf(final String pattern){ ThreadLocal sdfThread = sdfMap.get(pattern); if (sdfThread == null){ //双重检验,防止sdfMap被多次put进去值,和双重锁单例原因是一样的 synchronized (DateUtil.class){ sdfThread = sdfMap.get(pattern); if (sdfThread == null){ logger.debug("put new sdf of pattern " + pattern + " to map"); sdfThread = new ThreadLocal (){ @Override protected SimpleDateFormat initialValue() { logger.debug("thread: " + Thread.currentThread() + " init pattern: " + pattern); return new SimpleDateFormat(pattern); } }; sdfMap.put(pattern,sdfThread); } } } return sdfThread.get(); } /** * 按照指定pattern解析日期 * @param date 要解析的date * @param pattern 指定格式 * @return 解析后date实例 */ public static Date parseDate(String date,String pattern){ if(date == null) { throw new IllegalArgumentException("The date must not be null"); } try { return getSdf(pattern).parse(date); } catch (ParseException e) { e.printStackTrace(); logger.error("解析的格式不支持:"+pattern); } return null; } /** * 按照指定pattern格式化日期 * @param date 要格式化的date * @param pattern 指定格式 * @return 解析后格式 */ public static String formatDate(Date date,String pattern){ if (date == null){ throw new IllegalArgumentException("The date must not be null"); }else { return getSdf(pattern).format(date); } }} 测试
在主线程中执行一个,另外两个在子线程执行,使用的都是同一个pattern
public static void main(String[] args) { DateUtil.formatDate(new Date(),MDHMSS); new Thread(()->{ DateUtil.formatDate(new Date(),MDHMSS); }).start(); new Thread(()->{ DateUtil.formatDate(new Date(),MDHMSS); }).start(); } 日志分析
put new sdf of pattern MMddHHmmssSSS to mapthread: Thread[main,5,main] init pattern: MMddHHmmssSSSthread: Thread[Thread-0,5,main] init pattern: MMddHHmmssSSSthread: Thread[Thread-1,5,main] init pattern: MMddHHmmssSSS
分析
可以看出来sdfMap put进去了一次,而SimpleDateFormat被new了三次,因为代码中有三个线程.那么这是为什么呢?
对于每一个线程Thread,其内部有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals的全局变量引用,ThreadLocal.ThreadLocalMap里面有一个保存该ThreadLocal和对应value,一图胜千言,结构图如下:
那么对于sdfMap的话,结构图就变更了下
那么日志为什么是这样的?分析下:
1.首先第一次执行DateUtil.formatDate(new Date(),MDHMSS);
//第一次执行DateUtil.formatDate(new Date(),MDHMSS)分析 private static SimpleDateFormat getSdf(final String pattern){ ThreadLocal sdfThread = sdfMap.get(pattern); //得到的sdfThread为null,进入if语句 if (sdfThread == null){ synchronized (DateUtil.class){ sdfThread = sdfMap.get(pattern); //sdfThread仍然为null,进入if语句 if (sdfThread == null){ //打印日志 logger.debug("put new sdf of pattern " + pattern + " to map"); //创建ThreadLocal实例,并覆盖initialValue方法 sdfThread = new ThreadLocal (){ @Override protected SimpleDateFormat initialValue() { logger.debug("thread: " + Thread.currentThread() + " init pattern: " + pattern); return new SimpleDateFormat(pattern); } }; //设置进如sdfMap sdfMap.put(pattern,sdfThread); } } } return sdfThread.get(); } 这个时候可能有人会问,这里并没有调用ThreadLocal的set方法,那么值是怎么设置进入的呢?
这就需要看sdfThread.get()的实现:public T get() { Thread t = Thread.currentThread(); ThreadLocalMap map = getMap(t); if (map != null) { ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this); if (e != null) { @SuppressWarnings("unchecked") T result = (T)e.value; return result; } } return setInitialValue(); } 也就是说当值不存在的时候会调用setInitialValue()方法,该方法会调用initialValue()方法,也就是我们覆盖的方法.
对应日志打印.
put new sdf of pattern MMddHHmmssSSS to mapthread: Thread[main,5,main] init pattern: MMddHHmmssSSS
2.第二次在子线程执行DateUtil.formatDate(new Date(),MDHMSS);
//第二次在子线程执行`DateUtil.formatDate(new Date(),MDHMSS);` private static SimpleDateFormat getSdf(final String pattern){ ThreadLocal sdfThread = sdfMap.get(pattern); //这里得到的sdfThread不为null,跳过if块 if (sdfThread == null){ synchronized (DateUtil.class){ sdfThread = sdfMap.get(pattern); if (sdfThread == null){ logger.debug("put new sdf of pattern " + pattern + " to map"); sdfThread = new ThreadLocal (){ @Override protected SimpleDateFormat initialValue() { logger.debug("thread: " + Thread.currentThread() + " init pattern: " + pattern); return new SimpleDateFormat(pattern); } }; sdfMap.put(pattern,sdfThread); } } } //直接调用sdfThread.get()返回 return sdfThread.get(); } 分析sdfThread.get()
//第二次在子线程执行`DateUtil.formatDate(new Date(),MDHMSS);` public T get() { Thread t = Thread.currentThread();//得到当前子线程 ThreadLocalMap map = getMap(t); //子线程中得到的map为null,跳过if块 if (map != null) { ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this); if (e != null) { @SuppressWarnings("unchecked") T result = (T)e.value; return result; } } //直接执行初始化,也就是调用我们覆盖的initialValue()方法 return setInitialValue(); } 对应日志:
Thread[Thread-1,5,main] init pattern: MMddHHmmssSSS
总结
在什么场景下比较适合使用ThreadLocal？stackoverflow上有人给出了还不错的回答。When and how should I use a ThreadLocal variable?One possible (and common) use is when you have some object that is not thread-safe, but you want to avoid synchronizing access to that object (I’m looking at you, SimpleDateFormat). Instead, give each thread its own instance of the object.
参考代码:
下Util-Demo
参考资料: