推薦學習
又是風和日麗的一天，我正在快樂的寫著bug，突然感覺到背後一陣涼風吹過，我感覺肯定有大事發生，我轉頭一看，果然，小明笑嘻嘻的站在我身後，邊笑邊說：哥，忙嗎？不忙的話幫我看個問題唄！每次他的問題都十分詭異，不過身為同事，還是應該相互幫助的，我決定與他一起看看他的問題。
SimpleDateFormat詭異bug
SimpleDateFormat應該是我們開發中使用比較多的工具類了吧，小明也在項目中使用到了，但就是這個工具類讓小明痛苦了好長一段時間，為什麼呢？那是因為測試工程師的小哥哥們在辛勞的做著接口性能測試，但是發現有些接口返回的日期時間是錯亂的，不符合實際結果，這個時候，禪道中就多出了一道美麗的風景線，那就是bug：在併發接口測試中，日期返回的數據偶爾錯誤。 就是這麼一個bug，讓小明鬱悶了好長一段時間，實在找不到解決方案，這才找到了我，我來看了他的業務代碼之後，發現他使用了SimpleDateFormat這個工具類來格式化時間， 並且還是靜態的，這個時候我就知道為什麼平時做功能測試的時候沒有問題，在做性能測試的時候bug就出來了，小明也是剛畢業不久，對多線程這一塊不是怎麼的熟悉，所以這個也不能怪他，我們現在使用demo來複現一下SimpleDateFormat的詭異bug吧。
復現SimpleDateFormat詭異bug
我這裡將使用demo的形式來複現一下SimpleDateFormat存在的bug。
字符串日期轉Date日期（parse）
<code>package com.ymy.test; import java.text.ParseException; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date;public
class
SimpleDateFormatBugTest
{private
static
SimpleDateFormat sdf =new
SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"
);private
static
Dateparse
(String date
){ Date parse =null
;try
{return
sdf.parse(date); }catch
(ParseException e) { e.printStackTrace(); }return
null
; }public
static
void
main
(String[] args
) { Thread t1 =new
Thread(() -> { Date parse = parse("2020-12-12 12:12:12"
); System.out
.println("當前日期："
+ parse); }); Thread t2 =new
Thread(() -> { Date parse = parse("2020-12-12 12:12:12"
); System.out
.println("當前日期："
+ parse); }); Thread t3 =new
Thread(() -> { Date parse = parse("2018-10-10 10:10:10"
); System.out
.println("當前日期："
+ parse); }); t1.start(); t2.start(); t3.start();try
{ t1.join
(); t2.join
(); t3.join
(); }catch
(InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out
.println("線程執行完畢"
); } }/<code>
執行結果
<code>Exception
in thread "Thread-2" Exception in thread "Thread-0" java.lang.NumberFormatException: For input string: ".1102E.1102E22"
at
sun.misc.FloatingDecimal.readJavaFormatString(FloatingDecimal.java:2043)
at
sun.misc.FloatingDecimal.parseDouble(FloatingDecimal.java:110)
at
java.lang.Double.parseDouble(Double.java:538)
at
java.text.DigitList.getDouble(DigitList.java:169)
at
java.text.DecimalFormat.parse(DecimalFormat.java:2089)
at
java.text.SimpleDateFormat.subParse(SimpleDateFormat.java:1869)
at
java.text.SimpleDateFormat.parse(SimpleDateFormat.java:1514)
at
java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:364)
at
com.ymy.test.SimpleDateFormatBugTest.parse(SimpleDateFormatBugTest.java:33)
at
com.ymy.test.SimpleDateFormatBugTest.lambda$main$2(SimpleDateFormatBugTest.java:56)
at
java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
:For input string: ".1102E.1102E22"
at
sun.misc.FloatingDecimal.readJavaFormatString(FloatingDecimal.java:2043)
at
sun.misc.FloatingDecimal.parseDouble(FloatingDecimal.java:110)
at
java.lang.Double.parseDouble(Double.java:538)
at
java.text.DigitList.getDouble(DigitList.java:169)
at
java.text.DecimalFormat.parse(DecimalFormat.java:2089)
at
java.text.SimpleDateFormat.subParse(SimpleDateFormat.java:1869)
at
java.text.SimpleDateFormat.parse(SimpleDateFormat.java:1514)
at
java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:364)
at
com.ymy.test.SimpleDateFormatBugTest.parse(SimpleDateFormatBugTest.java:33)
at
com.ymy.test.SimpleDateFormatBugTest.lambda$main$0(SimpleDateFormatBugTest.java:45)
at
java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
Dec 12 12:12:12 CST 2020
線程執行完畢
Process
finished with exit code 0
/<code>
Date日期轉String類型（format）
<code>package com.ymy.test;import
java.text.ParseException;import
java.text.SimpleDateFormat;import
java.util.Date;public
class
SimpleDateFormatTest {private
static
SimpleDateFormat sdf =new
SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"
);private
static
Date
d1 =null
;private
static
Date
d2 =null
;private
static
Date
d3 =null
;static
{try
{ d1 = sdf.parse("2020-12-12 12:12:12"
); d2 =sdf.parse("2019-11-11 11:11:11"
); d3 =sdf.parse("2018-10-10 10:10:10"
); }catch
(ParseException e) { e.printStackTrace(); } }public
static
void
main(String
[] args) { Thread t1 =new
Thread(() -> {String
parse = sdf.format(d1); System.out.println("當前日期："
+ parse); }); Thread t2 =new
Thread(() -> {String
parse = sdf.format(d2); System.out.println("當前日期："
+ parse); }); Thread t3 =new
Thread(() -> {String
parse = sdf.format(d3); System.out.println("當前日期："
+ parse); }); t1.start(); t2.start(); t3.start();try
{ t1.join(); t2.join(); t3.join(); }catch
(InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }/<code>
使用三個線程分別對2020-12-12 12:12:12、2019-11-11 11:11:11、2018-10-10 10:10:10的Date格式轉字符串格式的操作，我們在靜態代碼塊中初始化了Date格式的數據，然後使用三個線程分別對他們進行格式轉換。
第一次：
<code>當前日期：2020-12-12
12:12
:12
當前日期：2018-11-11
11:11
:11
當前日期：2019-11-11
11:11
:11
/<code>
第二次：
<code>當前日期：2018-10-10
10:10
:10
當前日期：2018-10-10
10:10
:10
當前日期：2019-11-11
11:11
:11
Process
finished
with
exit
code
0 /<code>
第三次：
<code>當前日期：2020-10-10
10:10
:10
當前日期：2018-10-10
10:10
:10
當前日期：2018-10-10
10:10
:10
Process
finished
with
exit
code
0 /<code>
我們發現String轉Date的時候有兩個線程直接報錯，Date轉String雖然不會報錯，但是日期格式全部錯亂，為什麼平時使用的時候不會出現問題，一到性能測試的時候就會發生這種問題，小明表示快要崩潰了。
SimpleDateFormat出現bug的原因
其實瞭解過多線程的人都知道SimpleDateFormat是線程不安全的，但是為什麼是線程不安全的，大家都知道嗎？我們一起來看一下。
首先parse源碼分析：
<code>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; } /<code>
進入：parse(source, pos);，然後注意到下面這段代碼
<code>try
{ parsedDate = calb.establish(calendar).getTime();if
(ambiguousYear[0
]) {if
(parsedDate.before(defaultCenturyStart)) { parsedDate = calb.addYear(100
).establish(calendar).getTime(); } } }Calendar
establish
(Calendar cal)
{ boolean weekDate = isSet(WEEK_YEAR) && field[WEEK_YEAR] > field[YEAR];if
(weekDate && !cal.isWeekDateSupported()) {if
(!isSet(YEAR)) {set
(YEAR, field[MAX_FIELD + WEEK_YEAR]); } weekDate =false
; } cal.clear();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; } /<code>
我們深入到calb.establish(calendar).getTime();中，發現 establish() 中存在著一行比較秀的代碼：
<code>cal
.clear
(); /<code>
<code>public
final
void
clear
()
{for
(int
i =0
; i < fields.length; ) { stamp[i] = fields[i] =0
; isSet[i++] =false
; } areAllFieldsSet = areFieldsSet =false
; isTimeSet =false
; } /<code>
由於calendar這個參數是由調用方傳遞進來的，而調用方parse()拿的是當前類的成員變量。
<code>protected
Calendar calendar;/<code>
然而我們都知道，成員變量在多線程情況下如果沒有鎖的加持，是很容易出現線程安全問題的，他這裡是先執行的clear,在重新獲取時間
<code>public
final
DategetTime
()
{return
new
Date(getTimeInMillis()); }public
long
getTimeInMillis
()
{if
(!isTimeSet) { updateTime(); }return
time; } ressWarnings("ProtectedField"
)protected
long
time; /<code>
getTime最終返回的是成員變量，這個是之前已經設置了值的屬性，然而當開啟多線程的時候，很有可能導致第一個線程執行了getTime之後第二個線程有執行了clear，由於這些變量都是成員變量，所以他們是共享的，bug就發生了。 format日期錯亂的原因和這個類似，這裡就不做過多說明了，感興趣的小哥哥小姐姐可以翻開源碼擼一下。
如何解決SimpleDateFormat多線程安全問題
局部變量
既然成員變量會發生線程安全問題，那將SimpleDateFormat設置成為局部變量那不就沒問題了嗎，卻是是這樣，但如果需要修改格式化的模式，改動量是非常大，因為你需要將所有涉及到的局部變量都修改一遍，而單例只需要修改一次，這個看情況而定
使用SimpleDateFormat方法時加鎖
這也是一種解決的思路，比如：synchronized，大家都知道，加鎖會降低程序的效率，除非必要情況，否者時不建議直接使用鎖來解決的。
使用ThreadLocal
ThreadLocal不知道大家瞭解過沒有，他是一種解決多線程併發問題簡單有效的方式，通過線程和變量綁定的方式，讓線程與線程之間不存在變量共享的問題，自然而然就解決了多線程併發的問題。
ThreadLocal介紹
JDK 1.2的版本中就提供java.lang.ThreadLocal，ThreadLocal為解決多線程程序的併發問題提供了一種新的思路。使用這個工具類可以很簡潔地編寫出優美的多線程程序，ThreadLocal並不是一個Thread，而是Thread的局部變量。
舉個生活中的例子，人有三急，而廁所只有一坑位，所以公司的上百人都會爭先恐後的爭奪那一個坑位的使用權，並且在爭奪過程中還有可能出現事故，公司老總有一次也想蹲坑，但是發現已經有很多人正在為了那一個坑位搶的死去活來，導致他不能及時排洩而。。。。。。
公司老總整理了情緒之後，於時吩咐秘書：你趕緊去安排一下，廁所的坑位增加到一百個，每人一個，看還有沒有人搶。
這個例子就有點類似與我們程序中的多線程，很多線程都在搶同一個資源，在搶來搶去的時候難免發生意外情況，也就是程序中的線程安全問題，所以有沒有一種給每個線程都分配對應的變量，讓他們不用搶來搶去？這個時候ThreadLocal站了出來，我是土豪，我給你們每個線程都分配一個只屬於你們自己的資源，省的你們搶來搶去，打擾我泡妞。
ThreadLocal使用demo
<code>package com.ymy.test; import java.util.Random;public
class
MyLocalThread
{private
static
Random random =new
Random();private
static
ThreadLocal t = ThreadLocal.withInitial( ()->random.nextInt(10
)+1
);private
static
Integerget
() {return
t.get
(); }public
static
void
main
(String[] args
) { Thread t1 =new
Thread(() -> { Integer num =get
(); System.out
.println("線程名："
+Thread.currentThread().getName()+" "
+ num); num =get
(); System.out
.println("線程名："
+Thread.currentThread().getName()+" 第二次獲取 "
+ num); }); Thread t2 =new
Thread(() -> { Integer num =get
(); System.out
.println("線程名："
+Thread.currentThread().getName()+" "
+ num); num =get
(); System.out
.println("線程名："
+Thread.currentThread().getName()+" 第二次獲取 "
+ num); }); Thread t3 =new
Thread(() -> { Integer num =get
(); System.out
.println("線程名："
+Thread.currentThread().getName()+" "
+ num); num =get
(); System.out
.println("線程名："
+Thread.currentThread().getName()+" 第二次獲取 "
+ num); }); t1.start(); t2.start(); t3.start();try
{ t1.join
(); t2.join
(); t3.join
(); }catch
(InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out
.println("執行完畢"
); } }/<code>
上面的代碼很簡單，ThreadLocal為三個線程生成三個隨機數，然後三個線程分別去獲取生成的隨機數，看看會發生什麼結果？
<code>線程名：Thread-0
3
線程名：Thread-0
第二次獲取
3
線程名：Thread-1
1
線程名：Thread-2
10
線程名：Thread-1
第二次獲取
1
線程名：Thread-2
第二次獲取
10
執行完畢
Process
finished
with
exit
code
0
/<code>
我們來看一下三個線程分別生成的隨機數：
第一個線程（Thread-0）：3
第二個線程（Thread-1）：1
第三個線程（Thread-2）：10
我們看到三個線程生成的數據：3、1、10,都是隨機的，但是這並不能說明他就是線程安全的，所以我這裡還特意在這三個線程中重複獲取了一次隨機數，我們我們發現：
第一個線程第二次獲取（Thread-0）：3
第二個線程第二次獲取（Thread-1）：1
第三個線程第二次獲取（Thread-2）：10
你們是不是發現什麼了？沒錯，那就是每個線程的第二次獲取的數據和第一次是相同的，而且不會和其他線程發生任何錯亂，這就是ThreadLocal的神奇之處。
ThreadLocal源碼探索
我們先看看ThreadLocal是如何被創建的
<code>private static ThreadLocal t = ThreadLocal.withInitial(()
->random.nextInt(10
)+1
); /<code>
這行代碼是上面demo中ThreadLocal創建方式，通過ThreadLocal.withInitial來創建，我們一起來看一下withInitial方法。
<code>
public
static
ThreadLocal withInitial(Supplier extends S> supplier) {
return
new
SuppliedThreadLocal<>(supplier);
}
/<code>這是jdk1.8才支持的創建方式，以前的版本請不要這麼使用，這個方法表示：
創建線程局部變量。變量的初始值是通過調用get()方法確定的。
那我們在一起來看看get()方法
<code>
public
T get
() {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if
(map != null
) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this
);
if
(e != null
) {
T result = (T)e.value;
return
result;
}
}
return
setInitialValue();
}
/<code>大致意思：
返回當前線程中該線程局部變量的副本中的值。如果變量沒有當前線程的值，則首先將其初始化為調用{@link #initialValue}方法返回的值。
<code>
private
T setInitialValue
() {
T value
= initialValue();
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if
(map != null
)
map.set
(this
, value
);
else
createMap(t, value
);
return
value
;
}
/<code>大致意思：將此線程局部變量的當前線程副本設置為指定的值。大多數子類將不需要重寫這個方法，僅僅依靠{@link #initialValue}方法來設置線程局部變量的值，其中看到ThreadLocalMap 了沒有？之前是不是一直有一個疑惑，那就是ThreadLocal到底是怎麼存儲我們線程變量的，ThreadLocalMap 就是ThreadLocal給每一個線程都分配一個獨立資源的王牌，我們一起看看ThreadLocalMap的內部結構
<code>static
class
Entry
extends
WeakReference
<ThreadLocal
>> { Object value; Entry(ThreadLocal > k, Object v) { super(k); value = v; } }private
Entry[] table; /<code>
裡面也有很多的方法，這裡就不全貼出來了，佔用太多空間，Entry 存放的就是線程對應的存儲對象，我們來梳理一下整個過程，當線程調用get()的時候，首先會判斷Thread類中的ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals變量，通過線程名獲取
如果存在，接著獲取當前線程的存儲的對象T，如果沒有找到，那麼將會執行初始化過程，也就是setInitialValue()方法，在setInitialValue()方法方法中又會判斷ThreadLocal.ThreadLocalMap是否為空，如果不為空，賦值，為空，創建ThreadLocal.ThreadLocalMap
<code>void
createMap
(Thread t, T firstValue)
{ t.threadLocals =new
ThreadLocalMap(this
, firstValue); } /<code>
然後返回當前線程的變量對象，大致流程就是這樣，Thread類中維護著一個ThreadLocalMap，它負責存儲線程的與線程對應的資源對象，當線程調用get()的時候會判斷ThreadLocalMap中是否存在當前線程，如果沒有，創建在返回，否者直接返回。
ThreadLocal注意事項
不知道你們注意到沒有，存儲線程變量的ThreadLocalMap屬於Thread，並不屬於ThreadLocal，你知道為什麼嗎？
1：我們知道，ThreadLocal只是一個簡單的工具類，而ThreadLocalMap裡面的數據都是和線程相關，所以存放在Thread中。
2：ThreadLocalMap存放在Thread中不容易發生內存洩漏，為什麼這麼說呢？那是因為ThreadLocalMap中對線程Thread有著引用關係，由於ThreadLocal的生命週期可能是和程序共存亡的，如果將ThreadLocalMap存放到ThreadLocal中，就算線程的生命週期結束了，ThreadLocalMap也不會被回收，因為ThreadLocal一直存在，如果存放在Thread中就不一樣了，我們來看一下之前看過的源碼
<code>static
class
Entry
extends
WeakReference
<ThreadLocal
>> {Object
value; Entry(ThreadLocal> k,Object
v) {super
(k); value = v; } }/<code>
看到WeakReference沒有，它表示這ThreadLocalMap對ThreadLocal是一種弱引用，只要Thread生命週期結束，ThreadLocalMap也會跟著一起消失，所以考慮內存洩漏方面，存在Thread類中更合理。
那ThreadLocal會發生內存洩漏問題嗎？答案是肯定的，剛剛我們說到，線程被回收，ThreadLocalMap也會一起被回收，但是有一種情況線程是同程序共生死的，那就是線程池，所這個時候就可能會發生內存洩露問題了，然而我們我們在項目開發中線程池是使用比較多的，那我們如何解決這個問題呢？
其實很簡單，java的gc機制做不到，不代表我們自己做不到，我們在自己的邏輯處理中自己釋放，想必很多人都想到了，try/finally，沒錯就是它，只需要在finally中假如這行代碼即可。
<code>t.remove
(); /<code>
ThreadLocal介紹的差不多了，下面我們來使用ThreadLocal解決一下SimpleDateFormat多線程的安全問題吧。
使用ThreadLocal解決SimpleDateFormat線程安全問題
上修改之後的代碼
<code>package com.ymy.test; import java.text.ParseException; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date;public
class
SimpleDateFormatBugTest
{private
static
ThreadLocal t = ThreadLocal.withInitial(() ->new
SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"
));private
static
SimpleDateFormatgetSimpleDateFormat
() {return
t.get
(); }private
static
Dateparse
(String date
){try
{return
getSimpleDateFormat().parse(date); }catch
(ParseException e) { e.printStackTrace(); }return
null
; }public
static
void
main
(String[] args
) { Thread t1 =new
Thread(() -> { Date parse = parse("2020-12-12 12:12:12"
); System.out
.println("當前日期："
+ parse); }); Thread t2 =new
Thread(() -> { Date parse = parse("2019-11-11 11:11:11"
); System.out
.println("當前日期："
+ parse); }); Thread t3 =new
Thread(() -> { Date parse = parse("2018-10-10 10:10:10"
); System.out
.println("當前日期："
+ parse); }); t1.start(); t2.start(); t3.start();try
{ t1.join
(); t2.join
(); t3.join
(); }catch
(InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out
.println("線程執行完畢"
); } }/<code>
第一次運行
<code>當前日期：Wed
Oct
10
10
:10:10
CST
2018
當前日期：Mon
Nov
11
11
:11:11
CST
2019
當前日期：Sat
Dec
12
12
:12:12
CST
2020
線程執行完畢
Process
finished
with
exit
code
0
/<code>
第二次運行
<code>當前日期：Wed
Oct
10
10
:10:10
CST
2018
當前日期：Sat
Dec
12
12
:12:12
CST
2020
當前日期：Mon
Nov
11
11
:11:11
CST
2019
線程執行完畢
Process
finished
with
exit
code
0
/<code>
第三次運行
<code>當前日期：Wed
Oct
10
10
:10:10
CST
2018
當前日期：Sat
Dec
12
12
:12:12
CST
2020
當前日期：Mon
Nov
11
11
:11:11
CST
2019
線程執行完畢
Process
finished
with
exit
code
0
/<code>
完美的解決了SimpleDateFormat在多線程中併發問題。
總結
問題終於解決了，小明也可以繼續快樂的寫bug了，充實的一天就這麼過去了，小明收穫了知識，而我，帶著小明走了一遍ThreadLocal的源碼，也對ThreadLocal加深了一遍印象，小明因為解決了這個bug，也不用加班了，臉上流露了激動的神情，也正好到下班時間了，然後小明就帶著我去擼串了。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
作者：賣托兒索的小火柴
原文鏈接：https://blog.csdn.net/qq_33220089/article/details/105216878
關鍵字: SimpleDateFormat 多線程 ThreadLocal
