还在使用SimpleDateFormat?你的项目崩没?

作者:Felix zyf 本文经授权转载自公众号 Felix周

前言

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:

公众号后台回复"阿里巴巴开发手册"获取《阿里巴巴开发手册》v 1.4.0

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:

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:

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

因为我们把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

// 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:

* 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

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

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

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:

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。

* 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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原文发布于微信公众号 - 格姗知识圈(geshanzsq)

原文发表时间:2019-06-26

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