1. SimpleDateFormat的线程安全

之前的博客：java时间格式中大小写问题，记录了使用SimpleDateFormat时，时间格式小时的HH写成了hh导致的问题
当时，关于时间差异的问题，同事还提醒过我SimpleDateFormat不是线程安全的，不要定义成类的成员变量
自己平时使用SimpleDateFormat时，一般都是立即使用立即定义，也就是将其定义为局部变量
定义为局部变量，自然也就不存在线程安全的问题

1.1 多线程下使用SimpleDateFormat

多线程访问同一个SimpleDateFormat进行时间转换

public class TimeUtilsTest {
      
      
    private static final SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

    public static void main(String[] args) {
      
      
        for (int i = 0; i < 10; ++i) {
      
      
            Thread thread = new Thread(() -> {
      
      
                try {
      
      
                    System.out.println(sdf.parse("2021-12-13 15:17:27"));
                } catch (ParseException e) {
      
      
                    e.printStackTrace();
                }
            });
            thread.start();
        }
    }
}

程序运行起来以后，抛出NumberFormatException异常

1.2 SimpleDateFormat线程不安全的解决方案

1.2.1 synchronized（互斥同步）

既然多线程访问共享的SimpleDateFormat变量，存在线程安全问题

那就加上synchronized，使得同一时刻只有一个线程使用SimpleDateFormat变量，从而保证线程安全

Thread thread = new Thread(() -> {
      
      
    try {
      
      
        synchronized (sdf) {
      
       // 加锁，保证线程安全
            System.out.println(sdf.parse("2021-12-13 15:17:27"));
        }
    } catch (ParseException e) {
      
      
        e.printStackTrace();
    }
});

1.2.2 局部变量（栈封闭）

synchronized的使用，使得程序的执行效率大大降低（锁的获取和释放、同一时刻只能有一个线程使用）

可以在线程内部定义SimpleDateFormat局部变量

public class TimeUtilsTest {
      
      
    public static void main(String[] args) {
      
      
        for (int i = 0; i < 10; ++i) {
      
      
            Thread thread = new Thread(() -> {
      
      
                SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
                try {
      
      
                    System.out.println(sdf.parse("2021-12-13 15:17:27"));
                } catch (ParseException e) {
      
      
                    e.printStackTrace();
                }
            });
            thread.start();
        }
    }
}

由于局部变量存储在虚拟机栈中，不存在多线程共享的问题，自然也就没有线程安全问题
局部变量为线程私有，受益于于栈封闭

1.2.3 ThreadLocal（线程本地存储）

受到局部变量的启发，我们还可以实现线程间的隔离：将SimpleDateFormat变量与线程绑定
这时，大名鼎鼎的ThreadLocal就可以派上用场了：
- ThreadLocal使得每个线程都有自己的SimpleDateFormat变量副本，彼此之间相互独立，不存在线程安全的问题

代码如下：

public class TimeUtilsTest {
      
      
    private static ThreadLocal<SimpleDateFormat> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
      
      
        for (int i = 0; i < 10; ++i) {
      
      
            Thread thread = new Thread(() -> {
      
      
                try {
      
      
                    threadLocal.set(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
                    System.out.println(threadLocal.get().parse("2021-12-13 15:17:27"));
                } catch (ParseException e) {
      
      
                    e.printStackTrace();
                }
            });
            thread.start();
        }
    }
}

阿里编程规范也建议使用ThreadLocal保证SimpleDateFormat的线程安全

2. 如何实现线程安全

在之前的学习中，对于如何实现线程安全，更多的关注于互斥同步
通过synchronized或lock，保证同一时刻只有一个线程能访问共享数据
其实，还有很多线程线程安全的方法

2.1 不可变

变量一旦正确初始化，就不可改变
多线程中，这个变量将永远处于一致的状态，
不可变的类型：
- final关键字修饰的基本数据类型
- String
- 枚举类型
- Number的部分子类，如Integer、Long等包装类型
- 对于集合类型，可以使用Collections.unmodifiableXXX()方法来获取一个不可变的集合

2.2 互斥同步

synchronized和各种lock

2.3 非阻塞同步

互斥同步，又称阻塞同步
- 最主要的问题是线程阻塞和唤醒所带来的性能问题
- 互斥同步属于一种悲观并发策略：无论共享数据是否存在竞争，都需要加锁，不然肯定会出现问题
相对的，是基于冲突检测的乐观并发策略：
- 先尝试进行操作，如果不存在多线程竞争，则操作成功；否则，采取补偿措施（不断重试，知道成功为止）
- 乐观并发策略的许多实现都不需要将线程阻塞，因此又称非阻塞同步

非阻塞同步的方案：

CAS
原子类： AtomicInteger、AtomicIntegerArray、AtomicReference等

2.4 无同步方案

之所以需要同步，是因为多线程访问共享数据导致的
若不存在数据共享，也就无需采取同步措施保证线程安全

无同步方案：

栈封闭： 多线程访问同一个方法的局部变量，这些局部变量存储在栈中，是线程私有的，无需同步就能保证线程安全
线程本地存储（ThreadLocal）： 每个线程拥有自己的、独立的共享数据副本（线程隔离），无需同步就能保证线程安全
可重入代码：
- 可以在代码执行的任何时刻中断它，转而去执行另外一段代码（包括递归调用它本身）
- 而在控制权返回后，原来的程序不会出现任何错误

参考文档：

SimpleDateFormat线程不安全的5种解决方案！
短小精悍的Java学习笔记：线程安全
针对为何线程不安全的讲解：Java面试必问：ThreadLocal终极篇淦！

从SimpleDateFormat看线程安全的实现方法

1. SimpleDateFormat的线程安全

1.1 多线程下使用SimpleDateFormat

1.2 SimpleDateFormat线程不安全的解决方案

1.2.1 synchronized（互斥同步）

1.2.2 局部变量（栈封闭）

1.2.3 ThreadLocal（线程本地存储）

2. 如何实现线程安全

2.1 不可变

2.2 互斥同步

2.3 非阻塞同步

2.4 无同步方案

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