java的SimpleDateFormat線程不安全的幾種解決方案
在java8以前，要格式化日期時間，就需要用到SimpleDateFormat。
但我們知道SimpleDateFormat是線程不安全的，處理時要特別小心，要加鎖或者不能定義為static，要在方法內new出對象，再進行格式化。很麻煩，而且重復地new出對象，也加大了內存開銷。
SimpleDateFormat線程為什么是線程不安全的呢？來看看SimpleDateFormat的源碼，先看format方法：
// Called from Format after creating a FieldDelegate private StringBuffer format(Date date, StringBuffer toAppendTo,FieldDelegate delegate) {// Convert input date to time field listcalendar.setTime(date);... }
問題就出在成員變量calendar，如果在使用SimpleDateFormat時，用static定義，那SimpleDateFormat變成了共享變量。那SimpleDateFormat中的calendar就可以被多個線程訪問到。
SimpleDateFormat的parse方法也是線程不安全的：
public Date parse(String text, ParsePosition pos) { ... Date parsedDate;try { parsedDate = calb.establish(calendar).getTime(); // If the year value is ambiguous, // then the two-digit year == the default start year if (ambiguousYear[0]) {if (parsedDate.before(defaultCenturyStart)) { parsedDate = calb.addYear(100).establish(calendar).getTime();} }}// An IllegalArgumentException will be thrown by Calendar.getTime()// if any fields are out of range, e.g., MONTH == 17.catch (IllegalArgumentException e) { pos.errorIndex = start; pos.index = oldStart; return null;}return parsedDate; }
由源碼可知，最后是調用**parsedDate = calb.establish(calendar).getTime();**獲取返回值。方法的參數是calendar，calendar可以被多個線程訪問到，存在線程不安全問題。
我們再來看看**calb.establish(calendar)**的源碼
calb.establish(calendar)方法先后調用了cal.clear()和cal.set(),先清理值，再設值。但是這兩個操作并不是原子性的，也沒有線程安全機制來保證，導致多線程并發時，可能會引起cal的值出現問題了。
驗證SimpleDateFormat線程不安全public class SimpleDateFormatDemoTest {private static SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat('yyyy-MM-dd HH:mm:ss'); public static void main(String[] args) { //1、創建線程池ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);//2、為線程池分配任務ThreadPoolTest threadPoolTest = new ThreadPoolTest();for (int i = 0; i < 10; i++) { pool.submit(threadPoolTest);}//3、關閉線程池pool.shutdown(); } static class ThreadPoolTest implements Runnable{@Overridepublic void run() {String dateString = simpleDateFormat.format(new Date());try {Date parseDate = simpleDateFormat.parse(dateString);String dateString2 = simpleDateFormat.format(parseDate);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+' 線程是否安全: '+dateString.equals(dateString2));} catch (Exception e) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+' 格式化失敗 ');}} }}
出現了兩次false，說明線程是不安全的。而且還拋異常，這個就嚴重了。
解決方案解決方案1：不要定義為static變量，使用局部變量就是要使用SimpleDateFormat對象進行format或parse時，再定義為局部變量。就能保證線程安全。
public class SimpleDateFormatDemoTest1 { public static void main(String[] args) { //1、創建線程池ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);//2、為線程池分配任務ThreadPoolTest threadPoolTest = new ThreadPoolTest();for (int i = 0; i < 10; i++) { pool.submit(threadPoolTest);}//3、關閉線程池pool.shutdown(); } static class ThreadPoolTest implements Runnable{@Overridepublic void run() {SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat('yyyy-MM-dd HH:mm:ss');String dateString = simpleDateFormat.format(new Date());try {Date parseDate = simpleDateFormat.parse(dateString);String dateString2 = simpleDateFormat.format(parseDate);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+' 線程是否安全: '+dateString.equals(dateString2));} catch (Exception e) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+' 格式化失敗 ');}} }}
由圖可知，已經保證了線程安全，但這種方案不建議在高并發場景下使用，因為會創建大量的SimpleDateFormat對象，影響性能。
解決方案2：加鎖：synchronized鎖和Lock鎖 加synchronized鎖SimpleDateFormat對象還是定義為全局變量，然后需要調用SimpleDateFormat進行格式化時間時，再用synchronized保證線程安全。
public class SimpleDateFormatDemoTest2 {private static SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat('yyyy-MM-dd HH:mm:ss'); public static void main(String[] args) { //1、創建線程池ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);//2、為線程池分配任務ThreadPoolTest threadPoolTest = new ThreadPoolTest();for (int i = 0; i < 10; i++) { pool.submit(threadPoolTest);}//3、關閉線程池pool.shutdown(); } static class ThreadPoolTest implements Runnable{@Overridepublic void run() {try {synchronized (simpleDateFormat){String dateString = simpleDateFormat.format(new Date());Date parseDate = simpleDateFormat.parse(dateString);String dateString2 = simpleDateFormat.format(parseDate);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+' 線程是否安全: '+dateString.equals(dateString2));}} catch (Exception e) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+' 格式化失敗 ');}} }}
如圖所示，線程是安全的。定義了全局變量SimpleDateFormat，減少了創建大量SimpleDateFormat對象的損耗。但是使用synchronized鎖，同一時刻只有一個線程能執行鎖住的代碼塊，在高并發的情況下會影響性能。但這種方案不建議在高并發場景下使用
加Lock鎖加Lock鎖和synchronized鎖原理是一樣的，都是使用鎖機制保證線程的安全。
public class SimpleDateFormatDemoTest3 {private static SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat('yyyy-MM-dd HH:mm:ss');private static Lock lock = new ReentrantLock(); public static void main(String[] args) { //1、創建線程池ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);//2、為線程池分配任務ThreadPoolTest threadPoolTest = new ThreadPoolTest();for (int i = 0; i < 10; i++) { pool.submit(threadPoolTest);}//3、關閉線程池pool.shutdown(); } static class ThreadPoolTest implements Runnable{@Overridepublic void run() {try {lock.lock();String dateString = simpleDateFormat.format(new Date());Date parseDate = simpleDateFormat.parse(dateString);String dateString2 = simpleDateFormat.format(parseDate);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+' 線程是否安全: '+dateString.equals(dateString2));} catch (Exception e) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+' 格式化失敗 ');}finally {lock.unlock();}} }}
由結果可知，加Lock鎖也能保證線程安全。要注意的是，最后一定要釋放鎖，代碼里在finally里增加了lock.unlock();，保證釋放鎖。在高并發的情況下會影響性能。這種方案不建議在高并發場景下使用
解決方案3：使用ThreadLocal方式使用ThreadLocal保證每一個線程有SimpleDateFormat對象副本。這樣就能保證線程的安全。
public class SimpleDateFormatDemoTest4 {private static ThreadLocal<DateFormat> threadLocal = new ThreadLocal<DateFormat>(){@Overrideprotected DateFormat initialValue() {return new SimpleDateFormat('yyyy-MM-dd HH:mm:ss');}}; public static void main(String[] args) { //1、創建線程池ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);//2、為線程池分配任務ThreadPoolTest threadPoolTest = new ThreadPoolTest();for (int i = 0; i < 10; i++) { pool.submit(threadPoolTest);}//3、關閉線程池pool.shutdown(); } static class ThreadPoolTest implements Runnable{@Overridepublic void run() {try {String dateString = threadLocal.get().format(new Date());Date parseDate = threadLocal.get().parse(dateString);String dateString2 = threadLocal.get().format(parseDate);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+' 線程是否安全: '+dateString.equals(dateString2));} catch (Exception e) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+' 格式化失敗 ');}finally {//避免內存泄漏，使用完threadLocal后要調用remove方法清除數據threadLocal.remove();}} }}
使用ThreadLocal能保證線程安全，且效率也是挺高的。適合高并發場景使用。
解決方案4：使用DateTimeFormatter代替SimpleDateFormat使用DateTimeFormatter代替SimpleDateFormat（DateTimeFormatter是線程安全的，java 8+支持）DateTimeFormatter介紹 傳送門：萬字博文教你搞懂java源碼的日期和時間相關用法
public class DateTimeFormatterDemoTest5 {private static DateTimeFormatter dateTimeFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern('yyyy-MM-dd HH:mm:ss');public static void main(String[] args) {//1、創建線程池ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);//2、為線程池分配任務ThreadPoolTest threadPoolTest = new ThreadPoolTest();for (int i = 0; i < 10; i++) {pool.submit(threadPoolTest);}//3、關閉線程池pool.shutdown();}static class ThreadPoolTest implements Runnable{@Overridepublic void run() {try {String dateString = dateTimeFormatter.format(LocalDateTime.now());TemporalAccessor temporalAccessor = dateTimeFormatter.parse(dateString);String dateString2 = dateTimeFormatter.format(temporalAccessor);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+' 線程是否安全: '+dateString.equals(dateString2));} catch (Exception e) {e.printStackTrace();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+' 格式化失敗 ');}}}}
使用DateTimeFormatter能保證線程安全，且效率也是挺高的。適合高并發場景使用。
解決方案5：使用FastDateFormat 替換SimpleDateFormat使用FastDateFormat 替換SimpleDateFormat（FastDateFormat 是線程安全的，Apache Commons Lang包支持，不受限于java版本）
public class DateTimeFormatterDemoTest5 {private static DateTimeFormatter dateTimeFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern('yyyy-MM-dd HH:mm:ss');public static void main(String[] args) {//1、創建線程池ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);//2、為線程池分配任務ThreadPoolTest threadPoolTest = new ThreadPoolTest();for (int i = 0; i < 10; i++) {pool.submit(threadPoolTest);}//3、關閉線程池pool.shutdown();}static class ThreadPoolTest implements Runnable{@Overridepublic void run() {try {String dateString = dateTimeFormatter.format(LocalDateTime.now());TemporalAccessor temporalAccessor = dateTimeFormatter.parse(dateString);String dateString2 = dateTimeFormatter.format(temporalAccessor);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+' 線程是否安全: '+dateString.equals(dateString2));} catch (Exception e) {e.printStackTrace();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+' 格式化失敗 ');}}}}
使用FastDateFormat能保證線程安全，且效率也是挺高的。適合高并發場景使用。
FastDateFormat源碼分析Apache Commons Lang 3.5
//FastDateFormat@Overridepublic String format(final Date date) { return printer.format(date);}@Override public String format(final Date date) { final Calendar c = Calendar.getInstance(timeZone, locale); c.setTime(date); return applyRulesToString(c);}
源碼中 Calender 是在 format 方法里創建的，肯定不會出現 setTime 的線程安全問題。這樣線程安全疑惑解決了。那還有性能問題要考慮？
我們來看下FastDateFormat是怎么獲取的
FastDateFormat.getInstance();FastDateFormat.getInstance(CHINESE_DATE_TIME_PATTERN);
看下對應的源碼
/** * 獲得 FastDateFormat實例，使用默認格式和地區 * * @return FastDateFormat */public static FastDateFormat getInstance() { return CACHE.getInstance();}/** * 獲得 FastDateFormat 實例，使用默認地區 * 支持緩存 * * @param pattern 使用{@link java.text.SimpleDateFormat} 相同的日期格式 * @return FastDateFormat * @throws IllegalArgumentException 日期格式問題 */public static FastDateFormat getInstance(final String pattern) { return CACHE.getInstance(pattern, null, null);}
這里有用到一個CACHE，看來用了緩存，往下看
private static final FormatCache < FastDateFormat > CACHE = new FormatCache < FastDateFormat > (){ @Override protected FastDateFormat createInstance(final String pattern, final TimeZone timeZone, final Locale locale) {return new FastDateFormat(pattern, timeZone, locale); }};//abstract class FormatCache<F extends Format>{ ... private final ConcurrentMap < Tuple, F > cInstanceCache = new ConcurrentHashMap <> (7); private static final ConcurrentMap < Tuple, String > C_DATE_TIME_INSTANCE_CACHE = new ConcurrentHashMap <> (7); ...}
在getInstance 方法中加了ConcurrentMap 做緩存，提高了性能。且我們知道ConcurrentMap 也是線程安全的。
實踐/** * 年月格式 {@link FastDateFormat}：yyyy-MM */public static final FastDateFormat NORM_MONTH_FORMAT = FastDateFormat.getInstance(NORM_MONTH_PATTERN);
//FastDateFormatpublic static FastDateFormat getInstance(final String pattern) { return CACHE.getInstance(pattern, null, null);}
如圖可證，是使用了ConcurrentMap 做緩存。且key值是格式，時區和locale（語境）三者都相同為相同的key。
結論這個是阿里巴巴 java開發手冊中的規定：
1、不要定義為static變量，使用局部變量
2、加鎖：synchronized鎖和Lock鎖
3、使用ThreadLocal方式
4、使用DateTimeFormatter代替SimpleDateFormat（DateTimeFormatter是線程安全的，java 8+支持）
5、使用FastDateFormat 替換SimpleDateFormat（FastDateFormat 是線程安全的，Apache Commons Lang包支持，java8之前推薦此用法）
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