怎么在java中使用ThreadLocal

這篇文章給大家介紹怎么在java中使用ThreadLocal，內容非常詳細，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

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:
該處的函數parseymdhms()使用了synchronized修飾,意味著該操作是線程不安全的,所以需要同步,線程不安全也只能是SimpleDateFormat的parse()方法,查看下源碼,在SimpleDateFormat里面有一個全局變量

protected Calendar calendar;

Date parse() {

  calendar.clear();

 ... // 執行一些操作, 設置 calendar 的日期什么的

 calendar.getTime(); // 獲取calendar的時間

}

該clear()操作會造成線程不安全.

此外使用synchronized 關鍵字對性能有很大影響,尤其是多線程的時候,每一次調用parseymdhms方法都會進行同步判斷,并且同步本身開銷就很大,因此這是不合理的解決方案.

改進方法

線程不安全是源于多線程使用了共享變量造成,所以這里使用ThreadLocal<SimpleDateFormat>來給每個線程單獨創建副本變量,先給出代碼,再分析這樣的解決問題的原因.

/**
 * 日期工具類(使用了ThreadLocal獲取SimpleDateFormat,其他方法可以直接拷貝common-lang)
 * @author Niu Li
 * @date 2016/11/19
 */
public class DateUtil {

  private static Map<String,ThreadLocal<SimpleDateFormat>> sdfMap = new HashMap<String, ThreadLocal<SimpleDateFormat>>();

  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";

  /**
   * 根據map中的key得到對應線程的sdf實例
   * @param pattern map中的key
   * @return 該實例
   */
  private static SimpleDateFormat getSdf(final String pattern){
    ThreadLocal<SimpleDateFormat> sdfThread = sdfMap.get(pattern);
    if (sdfThread == null){
      //雙重檢驗,防止sdfMap被多次put進去值,和雙重鎖單例原因是一樣的
      synchronized (DateUtil.class){
        sdfThread = sdfMap.get(pattern);
        if (sdfThread == null){
          logger.debug("put new sdf of pattern " + pattern + " to map");
          sdfThread = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>(){
            @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實例
   */
  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);
    }
  }
}

測試

在主線程中執行一個,另外兩個在子線程執行,使用的都是同一個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 map
thread: Thread[main,5,main] init pattern: MMddHHmmssSSS
thread: Thread[Thread-0,5,main] init pattern: MMddHHmmssSSS
thread: Thread[Thread-1,5,main] init pattern: MMddHHmmssSSS

分析

可以看出來sdfMap put進去了一次,而SimpleDateFormat被new了三次,因為代碼中有三個線程.那么這是為什么呢?

對于每一個線程Thread,其內部有一個ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals的全局變量引用,ThreadLocal.ThreadLocalMap里面有一個保存該ThreadLocal和對應value,一圖勝千言,結構圖如下:

那么對于sdfMap的話,結構圖就變更了下

1.首先第一次執行DateUtil.formatDate(new Date(),MDHMSS);

//第一次執行DateUtil.formatDate(new Date(),MDHMSS)分析
  private static SimpleDateFormat getSdf(final String pattern){
    ThreadLocal<SimpleDateFormat> sdfThread = sdfMap.get(pattern);
    //得到的sdfThread為null,進入if語句
    if (sdfThread == null){
      synchronized (DateUtil.class){
        sdfThread = sdfMap.get(pattern);
        //sdfThread仍然為null,進入if語句
        if (sdfThread == null){
          //打印日志
          logger.debug("put new sdf of pattern " + pattern + " to map");
          //創建ThreadLocal實例,并覆蓋initialValue方法
          sdfThread = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>(){
            @Override
            protected SimpleDateFormat initialValue() {
              logger.debug("thread: " + Thread.currentThread() + " init pattern: " + pattern);
              return new SimpleDateFormat(pattern);
            }
          };
          //設置進如sdfMap
          sdfMap.put(pattern,sdfThread);
        }
      }
    }
    return sdfThread.get();
  }

這個時候可能有人會問,這里并沒有調用ThreadLocal的set方法,那么值是怎么設置進入的呢?
這就需要看sdfThread.get()的實現:

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();
  }

也就是說當值不存在的時候會調用setInitialValue()方法,該方法會調用initialValue()方法,也就是我們覆蓋的方法.

對應日志打印.

put new sdf of pattern MMddHHmmssSSS to map
thread: Thread[main,5,main] init pattern: MMddHHmmssSSS

2.第二次在子線程執行DateUtil.formatDate(new Date(),MDHMSS);

//第二次在子線程執行`DateUtil.formatDate(new Date(),MDHMSS);`
  private static SimpleDateFormat getSdf(final String pattern){
    ThreadLocal<SimpleDateFormat> sdfThread = sdfMap.get(pattern);
    //這里得到的sdfThread不為null,跳過if塊
    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<SimpleDateFormat>(){
            @Override
            protected SimpleDateFormat initialValue() {
              logger.debug("thread: " + Thread.currentThread() + " init pattern: " + pattern);
              return new SimpleDateFormat(pattern);
            }
          };
          sdfMap.put(pattern,sdfThread);
        }
      }
    }
    //直接調用sdfThread.get()返回
    return sdfThread.get();
  }

分析sdfThread.get()

//第二次在子線程執行`DateUtil.formatDate(new Date(),MDHMSS);`
  public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();//得到當前子線程
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    //子線程中得到的map為null,跳過if塊
    if (map != null) {
      ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
      if (e != null) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        T result = (T)e.value;
        return result;
      }
    }
    //直接執行初始化,也就是調用我們覆蓋的initialValue()方法
    return setInitialValue();
  }

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