面试官一步一步的套路你,为什么SimpleDateFormat不是线程安全的

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面试官:SimpleDateFormat用过吗?

小小白:用过,用来格式化或解析日期时间。

面试官:能写一下你是如何使用的吗?

小小白:噼里啪啦敲完了,代码如下:

public class SimpleDateFormatTest {    static final ThreadLocal<DateFormat> df = new ThreadLocal<DateFormat>() {        @Override        protected DateFormat initialValue() {            return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");        }    };    public static void main(String[] args) {        try {            df.get().parse("2020-03-27 10:09:01");        } catch (ParseException e) {            e.printStackTrace();        } finally {            df.remove();        }    }}

面试官:为什么要使用ThreadLocal包装SimpleDateFormat?

小小白:如果不使用ThreadLocal包装一下,直接创建一个SimpleDateFormat共享实例对象,在多线程并发的情况下使用这个对象的方法是线程不安全的,可能会抛出NumberFormatException或其它异常。使用ThreadLocal包装一下,每个线程都有自己的SimpleDateFormat实例对象,这样多线程并发的情况下就不会出现线程不安全的问题了。

面试官:那为什么SimpleDateFormat作为共享变量会出现线程不安全的问题?

小小白:以下面的代码为例,说明一下原因。

public class SimpleDateFormatTest {    private static final SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss SSS");    public static void main(String[] args) {        for (int i = 0; i <= 15; i++) {            new Thread(new Runnable() {                @Override                public void run() {                    try {                        System.out.println(sdf.parse("2020-3-27 10:09:01"));                    } catch (Exception e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            }).start();        }    }}

SimpleDateFormat类继承了DateFormat抽象类,在DateFormat抽象类中有一个Calendar类型的属性calendar,它就是导致SimpleDateFormat线程不安全的关键。上面代码中变量sdf是全局共享的,首先通过SimpleDateFormat构造方法创建对象,进入这个构造方法的源码。

    public SimpleDateFormat(String pattern){        this(pattern, Locale.getDefault(Locale.Category.FORMAT));    }        public SimpleDateFormat(String pattern, Locale locale){        if (pattern == null || locale == null) {            throw new NullPointerException();        }        // 初始化一个Calendar实例        initializeCalendar(locale);        this.pattern = pattern;        this.formatData = DateFormatSymbols.getInstanceRef(locale);        this.locale = locale;        initialize(locale);    }    // 如果DateFormat中calendar属性等于null,则创建一个    private void initializeCalendar(Locale loc) {        if (calendar == null) {            assert loc != null;            // The format object must be constructed using the symbols for this zone.            // However, the calendar should use the current default TimeZone.            // If this is not contained in the locale zone strings, then the zone            // will be formatted using generic GMT+/-H:MM nomenclature.            calendar = Calendar.getInstance(TimeZone.getDefault(), loc);        }    }

在这个构造方法中初始化了一些SimpleDateFormat的属性值,特别是calendar。接着,进入SimpleDateFormat类的parse方法源码。

    public Date parse(String source) throws ParseException    {        ParsePosition pos = new ParsePosition(0);        // 通过参数值source解析得到一个Date        Date result = parse(source, pos);        if (pos.index == 0)            throw new ParseException("Unparseable date: \"" + source + "\"" ,                pos.errorIndex);        return result;    }    // 通过参数值source解析得到一个Date    // 这个方法代码很多,这里省略不重要的代码    public Date parse(String text, ParsePosition pos)    {        // 省略解析日期字符串的部分代码        CalendarBuilder calb = new CalendarBuilder();        // 日期字符串解析完成后存放到calb中        Date parsedDate;        try {            // 使用calb中解析好的日期数据设置calendar            parsedDate = calb.establish(calendar).getTime();            // 省略部分代码        }        catch (IllegalArgumentException e) {            // 省略部分代码        }        return parsedDate;    }    // CalendarBuilder类的establish方法部分代码    Calendar establish(Calendar cal) {        // 省略部分不重要代码        cal.clear();        // 省略部分不重要代码        return cal;    }

从上面的代码可以看到,根据传入的日期时间字符串来解析,然后将解析好的日期数据设置到calendar中,也就是通过establish方法完成的,注意看这个方法中调用了cal.clear(),这将会导致calendar中的属性值变为初始值,如果在多线程并发的情况下,有可能线程A刚执行完establish方法,线程B就执行了cal.clear(),导致最终的解析异常。

面试官:那既然是因为SimpleDateFormat类中的calendar是共享变量导致的,可以将SimpleDateFormat类型的变量设置成方法私有的,每次要用的时候new一个不就完了,或者使用同步锁控制一下并发访问,为什么还要使用ThreadLocal这么麻烦?

小小白:方法私有和同步锁并发控制确实可以解决问题,但是他们有各自的缺点。方法私有,每次都需要创建一个新对象,这样占用内存不说,还需要不断回收。同步锁并发控制,多线程高并发的情况下,性能会严重下降。使用ThreadLocal包装,每个线程只需要创建一个SimpleDateFormat对象实例,既解决不断创建新对象的问题,又解决了并发的问题。

面试官:那为什么最开始你写的代码中,在finally方法中使用了df.remove(),这是为什么?

小小白:线程用完了SimpleDateFormat,如果不调用remove方法将其清除,可能会引发因使用ThreadLocal而导致的内存泄漏。

面试官:使用ThreadLocal为什么可能会导致内存泄漏?

请点击阅读《都说ThreadLocal被面试官问烂了,可为什么面试官还是喜欢继续问》


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