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java ThreadLocal使用案例詳解

 更新時(shí)間：2018年03月22日 10:02:37   作者：水狼一族  
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了java ThreadLocal的使用案例，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

本文借由并發(fā)環(huán)境下使用線程不安全的SimpleDateFormat優(yōu)化案例,幫助大家理解ThreadLocal.

最近整理公司項(xiàng)目,發(fā)現(xiàn)不少寫的比較糟糕的地方,比如下面這個(gè):

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(shù)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(gè)全局變量

protected Calendar calendar;

Date parse() {

  calendar.clear();

 ... // 執(zhí)行一些操作, 設(shè)置 calendar 的日期什么的

 calendar.getTime(); // 獲取calendar的時(shí)間

}

該clear()操作會(huì)造成線程不安全.

此外使用synchronized 關(guān)鍵字對(duì)性能有很大影響,尤其是多線程的時(shí)候,每一次調(diào)用parseymdhms方法都會(huì)進(jìn)行同步判斷,并且同步本身開(kāi)銷就很大,因此這是不合理的解決方案.

改進(jìn)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(lái)給每個(gè)線程單獨(dú)創(chuàng)建副本變量,先給出代碼,再分析這樣的解決問(wèn)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(jù)map中的key得到對(duì)應(yīng)線程的sdf實(shí)例
   * @param pattern map中的key
   * @return 該實(shí)例
   */
  private static SimpleDateFormat getSdf(final String pattern){
    ThreadLocal<SimpleDateFormat> sdfThread = sdfMap.get(pattern);
    if (sdfThread == null){
      //雙重檢驗(yàn),防止sdfMap被多次put進(jìn)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(shí)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(cè)試

在主線程中執(zhí)行一個(gè),另外兩個(gè)在子線程執(zhí)行,使用的都是同一個(gè)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(lái)sdfMap put進(jìn)去了一次,而SimpleDateFormat被new了三次,因?yàn)榇a中有三個(gè)線程.那么這是為什么呢?

對(duì)于每一個(gè)線程Thread,其內(nèi)部有一個(gè)ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals的全局變量引用,ThreadLocal.ThreadLocalMap里面有一個(gè)保存該ThreadLocal和對(duì)應(yīng)value,一圖勝千言,結(jié)構(gòu)圖如下:

那么對(duì)于sdfMap的話,結(jié)構(gòu)圖就變更了下

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

//第一次執(zhí)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(jìn)入if語(yǔ)句
    if (sdfThread == null){
      synchronized (DateUtil.class){
        sdfThread = sdfMap.get(pattern);
        //sdfThread仍然為null,進(jìn)入if語(yǔ)句
        if (sdfThread == null){
          //打印日志
          logger.debug("put new sdf of pattern " + pattern + " to map");
          //創(chuàng)建ThreadLocal實(shí)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(shè)置進(jìn)如sdfMap
          sdfMap.put(pattern,sdfThread);
        }
      }
    }
    return sdfThread.get();
  }

這個(gè)時(shí)候可能有人會(huì)問(wèn),這里并沒(méi)有調(diào)用ThreadLocal的set方法,那么值是怎么設(shè)置進(jìn)入的呢?
這就需要看sdfThread.get()的實(shí)現(xiàn):

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(shuō)當(dāng)值不存在的時(shí)候會(huì)調(diào)用setInitialValue()方法,該方法會(huì)調(diào)用initialValue()方法,也就是我們覆蓋的方法.

對(duì)應(yīng)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(zhí)行DateUtil.formatDate(new Date(),MDHMSS);

//第二次在子線程執(zhí)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(guò)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(diào)用sdfThread.get()返回
    return sdfThread.get();
  }

分析sdfThread.get()

//第二次在子線程執(zhí)行`DateUtil.formatDate(new Date(),MDHMSS);`
  public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();//得到當(dāng)前子線程
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    //子線程中得到的map為null,跳過(guò)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(zhí)行初始化,也就是調(diào)用我們覆蓋的initialValue()方法
    return setInitialValue();
  }

對(duì)應(yīng)日志:

Thread[Thread-1,5,main] init pattern: MMddHHmmssSSS

總結(jié)

在什么場(chǎng)景下比較適合使用ThreadLocal？stackoverflow上有人給出了還不錯(cuò)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.

參考代碼:

https://github.com/nl101531/JavaWEB 下Util-Demo

參考資料:

深入淺出的學(xué)習(xí)Java ThreadLocal

SimpleDateFormat的線程安全問(wèn)題與解決方案

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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