【SimpleDateFormat】线程不安全问题分析及解决方案

前言

在日常开发中，我们经常需要去做日期格式转换，可能就会用到SimpleDateFormat类。但是，如果使用不当，就很容易引发生产事故！

1. 问题推演

1.1 初始日期工具类

刚开始的日期转换工具类可能长这样：

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

1.2 引入线程安全问题

这时候，就有人要说了，以上的代码存在问题，每次调用的使用，都要创建SimpleDateFormat，在频繁使用时，就会创建大量的对象。

所以将代码改造成了这样：

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

在这里，看似优化了性能，不管被调用多少次，都只有一个SimpleDateFormat对象，但是却引入了线程安全问题

1.3 并发问题示例

public class TestDateUtil {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {// 创建线程池ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);Date date1 = new Date(3600);Date date2 = new Date(36000);// 调用次数int n = 10;for (int i = 0; i < n; i++) {int finalI = i;executorService.execute(() -> {if (finalI % 2 == 0) {System.out.println("Date为：" + date1 + " 转换结果为:" + DateUtil.formatDate(date1));} else {System.out.println("Date为：" + date2 + " 转换结果为:" + DateUtil.formatDate(date2));}});}// 等待执行结果executorService.shutdown();}
}

输出结果：

Date为：Thu Jan 01 08:00:03 CST 1970 转换结果为:1970-01-01 08:00:03
Date为：Thu Jan 01 08:00:36 CST 1970 转换结果为:1970-01-01 08:00:36
Date为：Thu Jan 01 08:00:03 CST 1970 转换结果为:1970-01-01 08:00:03
Date为：Thu Jan 01 08:00:36 CST 1970 转换结果为:1970-01-01 08:00:03 // 错误结果
Date为：Thu Jan 01 08:00:36 CST 1970 转换结果为:1970-01-01 08:00:03 // 错误结果
Date为：Thu Jan 01 08:00:36 CST 1970 转换结果为:1970-01-01 08:00:03 // 错误结果
Date为：Thu Jan 01 08:00:36 CST 1970 转换结果为:1970-01-01 08:00:03 // 错误结果
Date为：Thu Jan 01 08:00:03 CST 1970 转换结果为:1970-01-01 08:00:36 // 错误结果
Date为：Thu Jan 01 08:00:03 CST 1970 转换结果为:1970-01-01 08:00:36 // 错误结果
Date为：Thu Jan 01 08:00:03 CST 1970 转换结果为:1970-01-01 08:00:03

可以看到上方出现了各种转换问题，【Thu Jan 01 08:00:36 CST 1970】的数据被转换成了【1970-01-01 08:00:03】。

1.4 阿里巴巴规范

阿里巴巴规范也提出，不要SimpleDateFormat定义为static变量

2. 问题分析

查看源码，分析问题。

因为在SimpleDate类中，使用了成员变量在方法中进行传参调用，在多线程之间并发set、get中，很容易就产生了线程安全问题。

3. 解决方法

3.1 使用局部变量

使用局部变量，即最开始的用法，每一次都创建自己的SimpleDateFormat对象，即可解决并发问题

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

缺点：在高并发情况下会创建很多的对象，不推荐。

3.2 synchronized锁

使用synchronized对存在线程安全的代码块进行同步处理

public class DateUtil {private static final SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");public static String formatDate(Date date) {synchronized (sdf) {return sdf.format(date);}}
}

缺点：同一个时刻，只能有个一个线程执行format方法，性能比较差

3.3 ThreadLocal方式

使用ThreadLocal每个线程持有自己的SimpleDateFormat，解决多线程之间并发问题

public class DateUtil {// 创建 ThreadLocal 对象，并设置默认值（new SimpleDateFormat）private static ThreadLocal<SimpleDateFormat> threadLocal =ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));public static String formatDate(Date date) {return threadLocal.get().format(date);}
}

3.4 使用DateTimeFormatter

以上方案都是因为SimpleDateFormat线程不安全导致我们需要去特殊处理，但在JDK 8之后，可以直接使用线程安全类DateTimeFormatter。

使用 DateTimeFormatter 必须要配合 JDK 8 中新增的时间对象 LocalDateTime 来使用，因此在操作之前，我们可以先将 Date 对象转换成 LocalDateTime，然后再通过 DateTimeFormatter 来格式化时间，具体实现代码如下：

public class DateUtil {// 创建 DateTimeFormatter 对象private static DateTimeFormatter dateTimeFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");public static String formatDate(Date date) {// 将 Date 转换成 JDK 8 中的时间类型 LocalDateTimeLocalDateTime localDateTime =LocalDateTime.ofInstant(date.toInstant(), ZoneId.systemDefault());return dateTimeFormatter.format(localDateTime);}
}