多线程与线程安全（实例讲解）

youngzy - 11/27/2016 - 没有评论

本文首发于 http://www.YoungZY.com/

什么情况下需要关注线程安全问题？
就是多个线程会对某个变量同时执行读／写操作的时候。

问题

举个常用但没太注意过的例子 —— SimpleDateFormat 类。
这个类是JDK里面封装的，用来对日期进行格式化。提供 parse(String dateStr), format(Date date) 等方法。

注：上面提到的方法都在其父类 DateFormat 中。

翻开源代码就会发现，它有一个实体变量 calendar （也是在父类 DateFormat 中）。上面提到的 parse 、format 等方法会对这个变量执行 clear() 、set…(…) 等操作（具体操作请查看源代码）。

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public abstract class DateFormat extends Format {

    /**
     * The {@link Calendar} instance used for calculating the date-time fields
     * and the instant of time. This field is used for both formatting and
     * parsing.
     *
     * <p>Subclasses should initialize this field to a {@link Calendar}
     * appropriate for the {@link Locale} associated with this
     * <code>DateFormat</code>.
     * @serial
     */
    protected Calendar calendar;

    ...

}

这样，如果有一个类型为 SimpleDateFormat 的公共变量，就要小心了，这个变量不是线程安全的，多个线程间的数据可能会串了…几乎是一定会串。

例如，有这样一个日期的工具类，就是将日期转换成特定的字符串格式。

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/**
 * 
 *
 * @author by youngz
 *      on 2016年11月27日
 *
 * Package&FileName: org.young.thread.DateUtil
 */
public class DateUtil {

	public final static String PATTERN_YMD = "yyyy-MM-dd";
	
	private static SimpleDateFormat formatter = new SimpleDateFormat();
	
	public static String getFormattedDate(Date date) {
		formatter.applyPattern(PATTERN_YMD);
		return formatter.format(date);
	}
}

这是测试类：

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/**
 * 测试类
 *
 * @author by youngz
 *      on 2016年11月27日
 *
 * Package&FileName: org.young.thread.Main
 */

public class Main {

	public static void main(String[] args) {
		// 昨天的日期
		Calendar calYesterday = Calendar.getInstance();
		calYesterday.setTime(new Date());
		calYesterday.add(Calendar.DAY_OF_MONTH, -1);
		ShowDate yesterday = new ShowDate("YESTERDAY", calYesterday.getTime());
		
		// 今天的日期
		ShowDate today = new ShowDate("TODAY", new Date());
		
		Thread t1 = new Thread(yesterday);
		Thread t2 = new Thread(today);
		
		/*
		 * start() 
		 * 它的作用是启动一个新线程，新线程会执行相应的run()方法。start()不能被重复调用。
		 * run() 
		 * 就和普通的成员方法一样，可以被重复调用。单独调用s的话，会在当前线程中执行run()，而并不会启动新线程！
		 */
		t1.start();
		t2.start();
	}
}

还有一个线程类：

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/**
 * 一个简单的线程的实现类
 *
 * @author by youngz
 *      on 2016年11月27日
 *
 * Package&FileName: org.young.thread.ShowDate
 */
class ShowDate implements Runnable {

	private String desc;
	private Date date;
	
	public ShowDate(String desc, Date date) {
		this.desc = desc;
		this.date = date;
	}

	@Override
	public void run() {

		for (int i = 0; i < 1000; i++) {
			if (i % 30 == 0) {
				try {
					Thread.sleep(500L);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
			System.out.println(desc + ": " + DateUtil.getFormattedDate(date));
		}
	}
}

按照设想，以今天（2016-11-27）为例，应该是 YESTERDAY: 2016-11-26 和 TODAY: 2016-11-27 这两个字符串交叉着，各自打印 1000 遍。
可事实是这样吗？
运行一下看看。
截图
结果简直惨不忍睹，第一行就出错了（当然，这个可能需要一定的“运气”）。“今天”一会儿 26，一会儿 27。“昨天”也一样，一会儿 26，一会儿 27。
这就是线程不安全导致的问题了。
该怎么解决呢？?

解决办法（一） —— synchronized

比较容易想到的就是这个关键字了：synchronized 。在学校就是这么学的。

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/**
 * 进化的 DateUtil
 * 使用同步块，synchronized
 *
 * @author by youngz
 *      on 2016年11月27日
 *
 * Package&FileName: org.young.thread.SyncDateUtil
 */
public class SyncDateUtil {

	public final static String PATTERN_YMD = "yyyy-MM-dd";
	
	private static SimpleDateFormat formatter = new SimpleDateFormat();
	
	public static String getFormattedDate(Date date) {
		synchronized(formatter) {
			
			formatter.applyPattern(PATTERN_YMD);
			return formatter.format(date);
		}
	}
}

只要把线程类 —— ShowDate 的第 30 行的工具类替换一下就行，DateUtil 换成 SyncDateUtil ，即：

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//	System.out.println(desc + ": " + DateUtil.getFormattedDate(date));
	System.out.println(desc + ": " + SyncDateUtil.getFormattedDate(date));

在运行试试！
不管执行多少遍，都不会出现前面说的串数据的问题了。

解决办法（二） —— ThreadLocal

除了 synchronized 还有 ThreadLocal 。

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/**
 * 进化的 DateUtil —— ThreadLocal
 *
 * @author by youngz
 *      on 2016年11月27日
 *
 * Package&FileName: org.young.thread.ThreadLocalDateUtil
 */
public class ThreadLocalDateUtil {

	public final static String PATTERN_YMD = "yyyy-MM-dd";
	
	private static ThreadLocal<DateFormat> formatter = new ThreadLocal<DateFormat>() {
		protected DateFormat initialValue() {
			return new SimpleDateFormat(PATTERN_YMD);
		}
	};
	
	public static String getFormattedDate(Date date) {
		return formatter.get().format(date);
	}
}

ThreadLocal 还有另一种实现。

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/**
 * 进化的 DateUtil —— ThreadLocal 的另一种实现
 *
 * @author by youngz
 *      on 2016年11月27日
 *
 * Package&FileName: org.young.thread.ThreadLocalDateUtil2
 */
public class ThreadLocalDateUtil2 {

	public final static String PATTERN_YMD = "yyyy-MM-dd";
	
	private static ThreadLocal<DateFormat> formatter = new ThreadLocal<DateFormat>();
	
	public static DateFormat getDateFormat() {
		DateFormat df = formatter.get();
		
		if (null == df) {
			df = new SimpleDateFormat(PATTERN_YMD);
			formatter.set(df);
		}
		
		return df;
	}
	
	public static String getFormattedDate(Date date) {
		return getDateFormat().format(date);
	}
}

详细代码可参照 https://github.com/youngzhu/CollectionCode4Java/tree/master/src/org/young/thread

参考：
http://www.cnblogs.com/doit8791/p/4093808.html

 

分类目录 : IT | 编程
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