还在使用SimpleDateFormat？你的项目崩没？

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论SimpleDateFormat线程安全问题及解决方案

日常开发中，我们经常需要使用时间相关类，说到时间相关类，想必大家对SimpleDateFormat并不陌生。主要是用它进行时间的格式化输出和解析，挺方便快捷的，但是SimpleDateFormat并不是一个线程安全的类。在多线程情况下，会出现异常，想必有经验的小伙伴也遇到过。下面我们就来分析分析SimpleDateFormat为什么不安全？是怎么引发的？以及多线程下有那些SimpleDateFormat的解决方案？

先看看《阿里巴巴开发手册》对于SimpleDateFormat是怎么看待的：

附《阿里巴巴Java开发手册》v1.4.0(详尽版)下载链接：https://yfzhou.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/blog/img/《阿里巴巴开发手册》v 1.4.0.pdf

问题场景复现

一般我们使用SimpleDateFormat的时候会把它定义为一个静态变量，避免频繁创建它的对象实例，如下代码：

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public class SimpleDateFormatTest {

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

    public static String formatDate(Date date) throws ParseException {
        return sdf.format(date);
    }

    public static Date parse(String strDate) throws ParseException {
        return sdf.parse(strDate);
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ParseException {

        System.out.println(sdf.format(new Date()));
        
    }
}

是不是感觉没什么毛病？单线程下自然没毛病了，都是运用到多线程下就有大问题了。
测试下：

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public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ParseException {

    ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(100);

    for (int i = 0; i < 20; i++) {
        service.execute(() -> {
            for (int j = 0; j < 10; j++) {
                try {
                    System.out.println(parse("2018-01-02 09:45:59"));
                } catch (ParseException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
    }
    // 等待上述的线程执行完
    service.shutdown();
    service.awaitTermination(1, TimeUnit.DAYS);
}

控制台打印结果：

你看这不崩了？部分线程获取的时间不对，部分线程直接报java.lang.NumberFormatException: multiple points错，线程直接挂死了。

多线程不安全原因

因为我们吧SimpleDateFormat定义为静态变量，那么多线程下SimpleDateFormat的实例就会被多个线程共享，B线程会读取到A线程的时间，就会出现时间差异和其它各种问题。SimpleDateFormat和它继承的DateFormat类也不是线程安全的

来看看SimpleDateFormat的format()方法的源码

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// Called from Format after creating a FieldDelegate
private StringBuffer format(Date date, StringBuffer toAppendTo,
                            FieldDelegate delegate) {
    // Convert input date to time field list
    calendar.setTime(date);

    boolean useDateFormatSymbols = useDateFormatSymbols();

    for (int i = 0; i < compiledPattern.length; ) {
        int tag = compiledPattern[i] >>> 8;
        int count = compiledPattern[i++] & 0xff;
        if (count == 255) {
            count = compiledPattern[i++] << 16;
            count |= compiledPattern[i++];
        }

        switch (tag) {
        case TAG_QUOTE_ASCII_CHAR:
            toAppendTo.append((char)count);
            break;

        case TAG_QUOTE_CHARS:
            toAppendTo.append(compiledPattern, i, count);
            i += count;
            break;

        default:
            subFormat(tag, count, delegate, toAppendTo, useDateFormatSymbols);
            break;
        }
    }
    return toAppendTo;
}

注意calendar.setTime(date);，SimpleDateFormat的format方法实际操作的就是Calendar。

因为我们声明SimpleDateFormat为static变量，那么它的Calendar变量也就是一个共享变量，可以被多个线程访问。

假设线程A执行完calendar.setTime(date)，把时间设置成2019-01-02，这时候被挂起，线程B获得CPU执行权。线程B也执行到了calendar.setTime(date)，把时间设置为2019-01-03。线程挂起，线程A继续走，calendar还会被继续使用(subFormat方法)，而这时calendar用的是线程B设置的值了，而这就是引发问题的根源，出现时间不对，线程挂死等等。

其实SimpleDateFormat源码上作者也给过我们提示：

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* Date formats are not synchronized.
* It is recommended to create separate format instances for each thread.
* If multiple threads access a format concurrently, it must be synchronized
* externally.

意思就是

日期格式不同步。
建议为每个线程创建单独的格式实例。
如果多个线程同时访问一种格式，则必须在外部同步该格式。

解决方案

只在需要的时候创建新实例，不用static修饰

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public static String formatDate(Date date) throws ParseException {
    SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    return sdf.format(date);
}

public static Date parse(String strDate) throws ParseException {
    SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    return sdf.parse(strDate);
}

如上代码，仅在需要用到的地方创建一个新的实例，就没有线程安全问题，不过也加重了创建对象的负担，会频繁地创建和销毁对象，效率较低。

synchronized大法好

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

public static String formatDate(Date date) throws ParseException {
    synchronized(sdf){
        return sdf.format(date);
    }
}

public static Date parse(String strDate) throws ParseException {
    synchronized(sdf){
        return sdf.parse(strDate);
    }
}

简单粗暴，synchronized往上一套也可以解决线程安全问题，缺点自然就是并发量大的时候会对性能有影响，线程阻塞。

ThreadLocal

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private static ThreadLocal<DateFormat> threadLocal = new ThreadLocal<DateFormat>() {
    @Override
    protected DateFormat initialValue() {
        return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    }
};

public static Date parse(String dateStr) throws ParseException {
    return threadLocal.get().parse(dateStr);
}

public static String format(Date date) {
    return threadLocal.get().format(date);
}

ThreadLocal可以确保每个线程都可以得到单独的一个SimpleDateFormat的对象，那么自然也就不存在竞争问题了。

基于JDK1.8的DateTimeFormatter

也是《阿里巴巴开发手册》给我们的解决方案，对之前的代码进行改造：

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public class SimpleDateFormatTest {

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

    public static String formatDate2(LocalDateTime date) {
        return formatter.format(date);
    }

    public static LocalDateTime parse2(String dateNow) {
        return LocalDateTime.parse(dateNow, formatter);
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ParseException {

        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(100);

        // 20个线程
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            service.execute(() -> {
                for (int j = 0; j < 10; j++) {
                    try {
                        System.out.println(parse2(formatDate2(LocalDateTime.now())));
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }
        // 等待上述的线程执行完
        service.shutdown();
        service.awaitTermination(1, TimeUnit.DAYS);


    }
}

运行结果就不贴了，不会出现报错和时间不准确的问题。

DateTimeFormatter源码上作者也加注释说明了，他的类是不可变的，并且是线程安全的。

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* This class is immutable and thread-safe.

ok，现在是不是可以对你项目里的日期工具类进行一波优化了呢？

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本文结束啦 感谢您阅读
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