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还在用 SimpleDateFormat 做时间格式化？小心背锅！

Java专栏

共 19120字，需浏览 39分钟

 ·

2022-08-08 16:27

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后端开发经常通过SimpleDateFormat对时间进行格式化，但是在多线程环境下，SimpleDateFormat存在线程安全问题，今天就一起来分析一下问题点，并看看如何解决，防止一不小心踩坑。

一、SimpleDateFormat .parse() 方法的线程安全问题

1.1 错误示例

错误使用SimpleDateFormat .parse()的代码如下:

import java.text.SimpleDateFormat;

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

    public static void main(String[] args) {

        
        for (int i = 0; i < 20; ++i) {
            Thread thread = new Thread(() -> {
                try {
                    
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--" + SIMPLE_DATE_FORMAT.parse("2020-06-01 11:35:00"));
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }, "Thread-" + i);
            thread.start();
        }
    }
}

报错：

1.2 非线程安全原因分析

查看源码中可以看到：SimpleDateFormat继承DateFormat类，SimpleDateFormat转换日期是通过继承自DateFormat类的Calendar对象来操作的，Calendar对象会被用来进行日期-时间计算，既被用于format方法也被用于parse方法。SimpleDateFormat 的 parse(String source) 方法 会调用继承自父类的 DateFormat 的 parse(String source) 方法

DateFormat 的 parse(String source) 方法会调用SimpleDateFormat中重写的 parse(String text, ParsePosition pos) 方法，该方法中有个地方需要关注SimpleDateFormat 中重写的 parse(String text, ParsePosition pos) 方法中调用了 establish(calendar) 这个方法：该方法中调用了 Calendar 的 clear() 方法

可以发现整个过程中Calendar对象它并不是线程安全的，如果，a线程将calendar清空了，calendar 就没有新值了，恰好此时b线程刚好进入到parse方法用到了calendar对象，那就会产生线程安全问题了！

正常情况下：

非线程安全的流程：

1.3 解决方法

方法1：每个线程都new一个SimpleDateFormat
import java.text.SimpleDateFormat;

public class SimpleDateFormatTest {

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 20; ++i) {
            Thread thread = new Thread(() -> {
                try {
                    
                    SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--" + simpleDateFormat.parse("2020-06-01 11:35:00"));
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }, "Thread-" + i);
            thread.start();
        }
    }
}
方式2：synchronized等方式加锁
public class SimpleDateFormatTest {
    private static final SimpleDateFormat SIMPLE_DATE_FORMAT = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

    public static void main(String[] args) {

        for (int i = 0; i < 20; ++i) {
            Thread thread = new Thread(() -> {
                try {
                    synchronized (SIMPLE_DATE_FORMAT) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--" + SIMPLE_DATE_FORMAT.parse("2020-06-01 11:35:00"));
                    }
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }, "Thread-" + i);
            thread.start();
        }
    }
}
方式3：使用ThreadLocal 为每个线程创建一个独立变量
import java.text.DateFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;

public class SimpleDateFormatTest {

    private static final ThreadLocal<DateFormat> SAFE_SIMPLE_DATE_FORMAT = ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));

    public static void main(String[] args) {

        for (int i = 0; i < 20; ++i) {
            Thread thread = new Thread(() -> {
                try {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--" + SAFE_SIMPLE_DATE_FORMAT.get().parse("2020-06-01 11:35:00"));
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }, "Thread-" + i);
            thread.start();
        }
    }
}

二、SimpleDateFormat .format() 方法的线程安全问题

2.1 错误示例

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class SimpleDateFormatTest {
    
    private static SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("mm:ss");

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
        ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                10, 10, 60, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(1000));

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            int finalI = i;
            
            threadPool.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    Date date = new Date(finalI * 1000); 
                    formatAndPrint(date); 
                }
            });
        }
        threadPool.shutdown(); 
    }

    
    private static void formatAndPrint(Date date) {
        String result = simpleDateFormat.format(date); 
        System.out.println("时间：" + result); 
    }
}

从上述结果可以看出，程序的打印结果竟然有重复内容的，正确的情况应该是没有重复的时间才对。

2.2 非线程安全原因分析

为了找到问题所在，查看 SimpleDateFormat 中 format 方法的源码来排查一下问题，format 源码如下：

从上述源码可以看出，在执行 SimpleDateFormat.format() 方法时，会使用 calendar.setTime() 方法将输入的时间进行转换，那么我们想想一下这样的场景：

  1. 线程 1 执行了 calendar.setTime(date) 方法，将用户输入的时间转换成了后面格式化时所需要的时间；
  2. 线程 1 暂停执行，线程 2 得到 CPU 时间片开始执行；
  3. 线程 2 执行了 calendar.setTime(date) 方法，对时间进行了修改；
  4. 线程 2 暂停执行，线程 1 得出 CPU 时间片继续执行，因为线程 1 和线程 2 使用的是同一对象，而时间已经被线程 2 修改了，所以此时当线程 1 继续执行的时候就会出现线程安全的问题了。

正常的情况下，程序的执行是这样的：

非线程安全的执行流程是这样的：

2.3 解决方法

同样有三种解决方法

方法1：每个线程都new一个SimpleDateFormat
public class SimpleDateFormatTest {
   
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
        ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                10, 10, 60, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(1000));

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            int finalI = i;
            
            threadPool.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    
                    Date date = new Date(finalI * 1000);
                    
                    formatAndPrint(date);
                }
            });
        }
        
        threadPool.shutdown();
    }

    
    private static void formatAndPrint(Date date) {
        String result = new SimpleDateFormat("mm:ss").format(date); 
        System.out.println("时间：" + result); 
    }
}
方式2：synchronized等方式加锁

所有的线程必须排队执行某些业务才行，这样无形中就降低了程序的运行效率了

public class SimpleDateFormatTest {
    
    private static SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("mm:ss");

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
        ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                10, 10, 60, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(1000));

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            int finalI = i;
            
            threadPool.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    Date date = new Date(finalI * 1000); 
                    formatAndPrint(date); 
                }
            });
        }
        
        threadPool.shutdown();
    }

    
    private static void formatAndPrint(Date date) {
        
        String result = null;
        
        synchronized (SimpleDateFormatTest.class) {
            result = simpleDateFormat.format(date);
        }
        
        System.out.println("时间：" + result);
    }
}
方式3：使用ThreadLocal 为每个线程创建一个独立变量
public class SimpleDateFormatTest {
    
    private static ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormatThreadLocal =
            ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("mm:ss"));

    public static void main(String[] args) {
        
        ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(10, 10, 60,
                TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(1000));
        
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            int finalI = i;
            
            threadPool.execute(() -> {
                Date date = new Date(finalI * 1000); 
                formatAndPrint(date); 
            });
        }
        threadPool.shutdown(); 
    }

    
    private static void formatAndPrint(Date date) {
        String result = dateFormatThreadLocal.get().format(date); 
        System.out.println("时间：" + result);  
    }
}

来源：blog.csdn.net/QiuHaoqian/article/details/116594422


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