并发和日历类

Question

我有一个围绕哈希映射（ConcurrentMap> slicesMap）组织的线程（实现可运行的类，称为AnalyzeTree）。该类遍历大型文本文件中的数据（此处称为树），并将地理坐标从其中解析到 HashMap。这个想法是一次处理一棵树，并根据键（只是代表时间的 Double 值）添加或增长值。

代码的相关部分如下所示：

// grow map entry if key exists
if (slicesMap.containsKey(sliceTime)) {

    double[] imputedLocation = imputeValue(
        location, parentLocation, sliceHeight,
        nodeHeight, parentHeight, rate,
        useTrueNoise, currentTreeNormalization,
        precisionArray);

    slicesMap.get(sliceTime).add(new Coordinates(imputedLocation[1], imputedLocation[0], 0.0));

    // start new entry if no such key in the map
} else {

    List<Coordinates> coords = new ArrayList<Coordinates>();

    double[] imputedLocation = imputeValue(
        location, parentLocation, sliceHeight,
        nodeHeight, parentHeight, rate,
        useTrueNoise, currentTreeNormalization,
        precisionArray);

    coords.add(new Coordinates(imputedLocation[1], imputedLocation[0], 0.0));

    slicesMap.putIfAbsent(sliceTime, coords);
    // slicesMap.put(sliceTime, coords);

}// END: key check

类的调用方式如下（执行器是 ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(NTHREDS) ）：

mrsd = new SpreadDate(mrsdString);
int readTrees = 1;
while (treesImporter.hasTree()) {

    currentTree = (RootedTree) treesImporter.importNextTree();

    executor.submit(new AnalyzeTree(currentTree,
        precisionString, coordinatesName, rateString,
        numberOfIntervals, treeRootHeight, timescaler,
        mrsd, slicesMap, useTrueNoise));

    // new AnalyzeTree(currentTree, precisionString,
    // coordinatesName, rateString, numberOfIntervals,
    // treeRootHeight, timescaler, mrsd, slicesMap,
    // useTrueNoise).run();

    readTrees++;

}// END: while has trees

现在，并行执行时会遇到麻烦（顺序运行的注释部分没问题），我认为它可能会抛出 ConcurrentModificationException，但显然问题出在 mrsd （SpreadDate 对象的实例，它只是一个用于日期相关计算的类）中。

SpreadDate 类如下所示：

public class SpreadDate {

    private Calendar cal;
    private SimpleDateFormat formatter;
    private Date stringdate;

    public SpreadDate(String date) throws ParseException {

        // if no era specified assume current era
        String line[] = date.split(" ");
        if (line.length == 1) {
            StringBuilder properDateStringBuilder = new StringBuilder();
            date = properDateStringBuilder.append(date).append(" AD").toString();
        }

        formatter = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd G", Locale.US);
        stringdate = formatter.parse(date);

        cal = Calendar.getInstance();
    }

    public long plus(int days) {
        cal.setTime(stringdate);
        cal.add(Calendar.DATE, days);
        return cal.getTimeInMillis();
    }// END: plus

    public long minus(int days) {
        cal.setTime(stringdate);
        cal.add(Calendar.DATE, -days); //line 39
        return cal.getTimeInMillis();
    }// END: minus

    public long getTime() {
        cal.setTime(stringdate);
        return cal.getTimeInMillis();
    }// END: getDate
}

抛出异常时的堆栈跟踪：

java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 58
at     sun.util.calendar.BaseCalendar.getCalendarDateFromFixedDate(BaseCalendar.java:454)
at java.util.GregorianCalendar.computeFields(GregorianCalendar.java:2098)
at java.util.GregorianCalendar.computeFields(GregorianCalendar.java:2013)
at java.util.Calendar.setTimeInMillis(Calendar.java:1126)
at java.util.GregorianCalendar.add(GregorianCalendar.java:1020)
at utils.SpreadDate.minus(SpreadDate.java:39)
at templates.AnalyzeTree.run(AnalyzeTree.java:88)
at java.util.concurrent.Executors$RunnableAdapter.call(Executors.java:471)
at java.util.concurrent.FutureTask$Sync.innerRun(FutureTask.java:334)
at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:166)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1110)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:603)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:636)

如果将初始化 mrsd 的部分移动到 AnalyzeTree 类，则它运行时不会出现任何问题 - 但是每次此线程运行时初始化类的内存效率不是很高，因此我的担忧。如何补救？

Answer 1

Calendar 和 Date 是可变类的两个示例。您似乎在 ExecutorService 之间共享它们，并且您看到的结果是意外的。我建议为每个线程创建一个 SpreadDate 对象的新实例。

Answer 2

正如前面的答案中提到的，像 Calendar 和 SimpleDateFormat 这样的类不是线程安全的，因此您无法从多个线程同时访问它们。 （JavaDocs 通常明确指定哪些类是线程安全的，哪些类不是.）

一种选择是为不同的线程创建不同的实例（在您的情况下，是 SpreadDate 的不同实例）。

另一种选择是使用 Java 的 ThreadLocal 机制。它允许为每个线程创建一个实例 - 如果同一个线程执行多个任务，它将一遍又一遍地使用同一个实例。这可以提供一个很好的平衡 - 您的代码是线程安全的，但您不会分配大量对象并且不会等待同步。

与任何优化一样，我建议仔细考虑是否确实需要它 - 根据上面的代码判断，我不确定您能获得多少收益。如果您选择使用它，它将看起来像：

public class SpreadDate {

    private static ThreadLocal<Calendar> calThreadLocal;
    private SimpleDateFormat formatter;
    private Date stringdate;

    public SpreadDate(String date) throws ParseException {
        // ...skipped...

        calThreadLocal = new ThreadLocal<Calendar>() {

            @Override
            protected Calendar initialValue() {
                return Calendar.getInstance();
            }
        };
    }

    public long plus(int days) {
        Calendar cal = calThreadLocal.get();
        cal.setTime(stringdate);
        cal.add(Calendar.DATE, days);
        return cal.getTimeInMillis();
    }// END: plus

    // ...skipped...
}