【JAVA基础】关于Java中的时间类-优快云博客

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`java.util.Date` 的可变性

历史原因：java.util.Date 类是在 Java 早期版本中设计的，当时的多线程编程还没有像现在这样普遍和复杂。因此，设计者可能更注重灵活性和性能，而没有过多考虑线程安全问题。
向后兼容：一旦一个类被广泛使用，改变其行为（例如将其变为不可变类）可能会破坏现有的代码。因此，即使后来发现了可变类的缺点，也很难进行大的改动。

内部结构

java.util.Date 类内部使用一个长整型变量 fastTime 来存储时间戳（以毫秒为单位）。这个变量是可以被修改的，因此 Date 对象的状态可以改变。

public class Date implements Serializable, Cloneable, Comparable<Date> {
    private transient long fastTime;
    // 其他字段和方法
}

修改方法

Date 类提供了多种方法来修改其内部状态，例如 setTime 方法：

public void setTime(long time) {
    fastTime = time;
}

为什么可变类在多线程中不安全

共享状态

在多线程环境中，多个线程可能会同时访问和修改同一个 Date 对象的内部状态。这会导致竞态条件（race conditions），使得结果不可预测。

示例

假设你有以下代码在一个多线程环境中运行：

import java.util.Date;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class DateExample {
    private static final Date date = new Date();

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            executor.submit(() -> {
                synchronized (date) {
                    date.setTime(System.currentTimeMillis());
                    System.out.println(date);
                }
            });
        }

        executor.shutdown();
    }
}

在这个例子中，多个线程同时修改同一个 Date 对象的时间戳。即使使用了 synchronized 关键字来同步对 date 的访问，仍然可能存在竞态条件，因为 System.currentTimeMillis() 和 date.setTime() 是两个独立的操作。

解决方案

1. 使用不可变类

java.time 包：Java 8 引入了 java.time 包，其中的类（如 LocalDate、LocalTime、LocalDateTime 等）是不可变的，因此在多线程环境中是安全的。

import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class LocalDateTimeExample {
    private static final DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            executor.submit(() -> {
                LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
                System.out.println(formatter.format(now));
            });
        }

        executor.shutdown();
    }
}

2. 使用 `ThreadLocal`

ThreadLocal：为每个线程提供一个独立的 Date 实例，避免共享状态。

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class DateThreadLocalExample {
    private static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> sdfThreadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            executor.submit(() -> {
                SimpleDateFormat sdf = sdfThreadLocal.get();
                Date now = new Date();
                System.out.println(sdf.format(now));
            });
        }

        executor.shutdown();
    }
}