java的SimpleDateFormat线程不安全出问题了，虚竹教你多种解决方案（万字长文*建议收藏）

╰半橙微兮° 2022-09-03 05:11 63阅读 0赞

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![在这里插入图片描述][e288e56d4f8245d0a3cd98f55e567ddb.gif_pic_center]

# 场景 #

在java8以前，要格式化日期时间，就需要用到**SimpleDateFormat**。

但我们知道SimpleDateFormat是线程不安全的，处理时要特别小心，要加锁或者不能定义为static，要在方法内new出对象，再进行格式化。很麻烦，而且重复地new出对象，也加大了内存开销。

# SimpleDateFormat线程为什么是线程不安全的呢？ #

来看看SimpleDateFormat的源码，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 list
            calendar.setTime(date);
    		...
        }

问题就出在成员变量**calendar**，如果在使用SimpleDateFormat时，用static定义，那SimpleDateFormat变成了共享变量。那SimpleDateFormat中的**calendar**就可以被多个线程访问到。

SimpleDateFormat的parse方法也是线程不安全的：

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;  
     }

由源码可知，最后是调用\*\*parsedDate = calb.establish(calendar).getTime();\*\*获取返回值。方法的参数是calendar，calendar可以被多个线程访问到，存在线程不安全问题。

我们再来看看\*\*calb.establish(calendar)\*\*的源码

![image-20210805827464][]

**calb.establish(calendar)方法先后调用了cal.clear()和cal.set()**,先清理值，再设值。但是这两个操作并不是原子性的，也没有线程安全机制来保证，导致多线程并发时，可能会引起cal的值出现问题了。

## 验证SimpleDateFormat线程不安全 ##

public class SimpleDateFormatDemoTest { 
    
    	private static SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    
        public static void main(String[] args) { 
        		//1、创建线程池
            ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);
            //2、为线程池分配任务
            ThreadPoolTest threadPoolTest = new ThreadPoolTest();
            for (int i = 0; i < 10; i++) { 
                pool.submit(threadPoolTest);
            }
            //3、关闭线程池
            pool.shutdown();
        }
    
    
        static class  ThreadPoolTest implements Runnable{ 
    
            @Override
            public 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()+" 线程是否安全: "+dateString.equals(dateString2));
    				} catch (Exception e) { 
    					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 格式化失败 ");
    				}
            }
        }
    }

![image-20210805754416][]

出现了两次false，说明线程是不安全的。而且还抛异常，这个就严重了。

# 解决方案 #

## 解决方案1：不要定义为static变量，使用局部变量 ##

就是要使用SimpleDateFormat对象进行format或parse时，再定义为局部变量。就能保证线程安全。

public class SimpleDateFormatDemoTest1 { 
    
        public static void main(String[] args) { 
        		//1、创建线程池
            ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);
            //2、为线程池分配任务
            ThreadPoolTest threadPoolTest = new ThreadPoolTest();
            for (int i = 0; i < 10; i++) { 
                pool.submit(threadPoolTest);
            }
            //3、关闭线程池
            pool.shutdown();
        }
    
    
        static class  ThreadPoolTest implements Runnable{ 
    
    		@Override
    		public 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()+" 线程是否安全: "+dateString.equals(dateString2));
    			} catch (Exception e) { 
    				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 格式化失败 ");
    			}
    		}
        }
    }

![image-20210805936439][]

由图可知，已经保证了线程安全，**但这种方案不建议在高并发场景下使用**，因为会创建大量的SimpleDateFormat对象，影响性能。

## 解决方案2：加锁：synchronized锁和Lock锁 ##

### 加synchronized锁 ###

SimpleDateFormat对象还是定义为全局变量，然后需要调用SimpleDateFormat进行格式化时间时，再用synchronized保证线程安全。

public class SimpleDateFormatDemoTest2 { 
    
    	private static SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    
        public static void main(String[] args) { 
        		//1、创建线程池
            ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);
            //2、为线程池分配任务
            ThreadPoolTest threadPoolTest = new ThreadPoolTest();
            for (int i = 0; i < 10; i++) { 
                pool.submit(threadPoolTest);
            }
            //3、关闭线程池
            pool.shutdown();
        }
    
        static class  ThreadPoolTest implements Runnable{ 
    
    		@Override
    		public 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()+" 线程是否安全: "+dateString.equals(dateString2));
    				}
    			} catch (Exception e) { 
    				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 格式化失败 ");
    			}
    		}
        }
    }

![image-2021080591591][]  
如图所示，线程是安全的。定义了全局变量SimpleDateFormat，减少了创建大量SimpleDateFormat对象的损耗。但是使用synchronized锁，  
同一时刻只有一个线程能执行锁住的代码块，在高并发的情况下会影响性能。**但这种方案不建议在高并发场景下使用**

### 加Lock锁 ###

加Lock锁和synchronized锁原理是一样的，都是使用锁机制保证线程的安全。

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、创建线程池
            ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);
            //2、为线程池分配任务
            ThreadPoolTest threadPoolTest = new ThreadPoolTest();
            for (int i = 0; i < 10; i++) { 
                pool.submit(threadPoolTest);
            }
            //3、关闭线程池
            pool.shutdown();
        }
    
        static class  ThreadPoolTest implements Runnable{ 
    
    		@Override
    		public 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()+" 线程是否安全: "+dateString.equals(dateString2));
    			} catch (Exception e) { 
    				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 格式化失败 ");
    			}finally { 
    				lock.unlock();
    			}
    		}
        }
    }

![image-20210805940496][]  
由结果可知，加Lock锁也能保证线程安全。要注意的是，最后一定要释放锁，代码里在**finally里增加了lock.unlock();**，保证释放锁。  
在高并发的情况下会影响性能。**这种方案不建议在高并发场景下使用**

## 解决方案3：使用ThreadLocal方式 ##

使用ThreadLocal保证每一个线程有SimpleDateFormat对象副本。这样就能保证线程的安全。

public class SimpleDateFormatDemoTest4 { 
    
    	private static ThreadLocal<DateFormat> threadLocal = new ThreadLocal<DateFormat>(){ 
    		@Override
    		protected DateFormat initialValue() { 
    			return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    		}
    	};
        public static void main(String[] args) { 
        		//1、创建线程池
            ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);
            //2、为线程池分配任务
            ThreadPoolTest threadPoolTest = new ThreadPoolTest();
            for (int i = 0; i < 10; i++) { 
                pool.submit(threadPoolTest);
            }
            //3、关闭线程池
            pool.shutdown();
        }
    
        static class  ThreadPoolTest implements Runnable{ 
    
    		@Override
    		public 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()+" 线程是否安全: "+dateString.equals(dateString2));
    			} catch (Exception e) { 
    				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 格式化失败 ");
    			}finally { 
    				//避免内存泄漏，使用完threadLocal后要调用remove方法清除数据
    				threadLocal.remove();
    			}
    		}
        }
    }

![image-202108059729][]

使用ThreadLocal能保证线程安全，且效率也是挺高的。**适合高并发场景使用**。

## 解决方案4：使用DateTimeFormatter代替SimpleDateFormat ##

使用DateTimeFormatter代替SimpleDateFormat（DateTimeFormatter是线程安全的，java 8+支持）  
DateTimeFormatter介绍 传送门：[万字博文教你搞懂java源码的日期和时间相关用法][java]

public class DateTimeFormatterDemoTest5 { 
    	private static DateTimeFormatter dateTimeFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    
    	public static void main(String[] args) { 
    		//1、创建线程池
    		ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);
    		//2、为线程池分配任务
    		ThreadPoolTest threadPoolTest = new ThreadPoolTest();
    		for (int i = 0; i < 10; i++) { 
    			pool.submit(threadPoolTest);
    		}
    		//3、关闭线程池
    		pool.shutdown();
    	}
    
    
    	static class  ThreadPoolTest implements Runnable{ 
    
    		@Override
    		public 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()+" 线程是否安全: "+dateString.equals(dateString2));
    			} catch (Exception e) { 
    				e.printStackTrace();
    				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 格式化失败 ");
    			}
    		}
    	}
    }

![image-2021080591443373][]  
使用DateTimeFormatter能保证线程安全，且效率也是挺高的。**适合高并发场景使用**。

## 解决方案5：使用FastDateFormat 替换SimpleDateFormat ##

使用FastDateFormat 替换SimpleDateFormat（FastDateFormat 是线程安全的，Apache Commons Lang包支持，不受限于java版本）

public class FastDateFormatDemo6 { 
    	private static FastDateFormat fastDateFormat = FastDateFormat.getInstance("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    
    	public static void main(String[] args) { 
    		//1、创建线程池
    		ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);
    		//2、为线程池分配任务
    		ThreadPoolTest threadPoolTest = new ThreadPoolTest();
    		for (int i = 0; i < 10; i++) { 
    			pool.submit(threadPoolTest);
    		}
    		//3、关闭线程池
    		pool.shutdown();
    	}
    
    
    	static class  ThreadPoolTest implements Runnable{ 
    
    		@Override
    		public void run() { 
    			try { 
    				String dateString = fastDateFormat.format(new Date());
    				Date parseDate =  fastDateFormat.parse(dateString);
    				String dateString2 = fastDateFormat.format(parseDate);
    				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程是否安全: "+dateString.equals(dateString2));
    			} catch (Exception e) { 
    				e.printStackTrace();
    				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 格式化失败 ");
    			}
    		}
    	}
    }

使用FastDateFormat能保证线程安全，且效率也是挺高的。**适合高并发场景使用**。

### FastDateFormat源码分析 ###

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); }

源码中 Calender 是在 format 方法里创建的，肯定不会出现 setTime 的线程安全问题。这样线程安全疑惑解决了。那还有性能问题要考虑？

我们来看下FastDateFormat是怎么获取的

FastDateFormat.getInstance();FastDateFormat.getInstance(CHINESE_DATE_TIME_PATTERN);

看下对应的源码

/** * 获得 FastDateFormat实例，使用默认格式和地区 * * @return FastDateFormat */public static FastDateFormat getInstance() {    return CACHE.getInstance();}/** * 获得 FastDateFormat 实例，使用默认地区<br> * 支持缓存 * * @param pattern 使用{@link java.text.SimpleDateFormat} 相同的日期格式 * @return FastDateFormat * @throws IllegalArgumentException 日期格式问题 */public static FastDateFormat getInstance(final String pattern) {    return CACHE.getInstance(pattern, null, null);}

这里有用到一个CACHE，看来用了缓存，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); ...}

![image-20210728914309][]

在getInstance 方法中加了ConcurrentMap 做缓存，提高了性能。且我们知道ConcurrentMap 也是线程安全的。

### 实践 ###

/** * 年月格式 {@link FastDateFormat}：yyyy-MM */
    public static final FastDateFormat NORM_MONTH_FORMAT = FastDateFormat.getInstance(NORM_MONTH_PATTERN);

![image-2021072895013629][]

//FastDateFormatpublic static FastDateFormat getInstance(final String pattern) { return CACHE.getInstance(pattern, null, null);}

![image-20210728205104833][]

![image-2021072895259113][]

如图可证，是使用了ConcurrentMap 做缓存。且key值是格式，时区和locale（语境）三者都相同为相同的key。

# 结论 #

这个是阿里巴巴 java开发手册中的规定：

![img][]

1、不要定义为static变量，使用局部变量

2、加锁：synchronized锁和Lock锁

3、使用ThreadLocal方式

4、使用DateTimeFormatter代替SimpleDateFormat（DateTimeFormatter是线程安全的，java 8+支持）

5、使用FastDateFormat 替换SimpleDateFormat（FastDateFormat 是线程安全的，Apache Commons Lang包支持，java8之前推荐此用法）

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[image-20210805754416]: /images/20220829/c4a1717995344144b6025926cdd16d96.png
[image-20210805936439]: /images/20220829/f0e4693dfe894748ad4edf8f33e43db0.png
[image-2021080591591]: /images/20220829/a94dc5bbfdf64dc58f45054a566778f6.png
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[image-202108059729]: /images/20220829/b5f3049711eb41e284dc0a3227cb628f.png
[java]: https://xiaoxuzhu.blog.csdn.net/article/details/118947669
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[image-20210728914309]: /images/20220829/f8899bf933704917bf9a5d9fa367a17b.png
[image-2021072895013629]: /images/20220829/1a519332695e48958be38827df455dd4.png
[image-20210728205104833]: /images/20220829/594449b263df43729a05fef2d870786b.png
[image-2021072895259113]: /images/20220829/c5d1977be1ea4cb2854392e689159446.png
[img]: /images/20220829/3f06087a6f4249b0b4ec0a5208ca0ba1.png
[1DateUtil_-]: https://blog.csdn.net/shi_hong_fei_hei/article/details/117254005
[2DateUtil_-_Date_DateTime_Calendar_TemporalAccessor_LocalDateTime]: https://blog.csdn.net/shi_hong_fei_hei/article/details/117304856
[3DateUtil_-]: https://blog.csdn.net/shi_hong_fei_hei/article/details/117305070
[4DateUtil_-]: https://blog.csdn.net/shi_hong_fei_hei/article/details/117305616
[5DateUtil_-]: https://blog.csdn.net/shi_hong_fei_hei/article/details/117305724
[6DateUtil_-]: https://blog.csdn.net/shi_hong_fei_hei/article/details/117430937
[7DateUtil_-]: https://blog.csdn.net/shi_hong_fei_hei/article/details/117431081
[8ChineseDate]: https://blog.csdn.net/shi_hong_fei_hei/article/details/117431150
[9LocalDateTimeUtil_JDK8_link LocalDateTime_]: https://blog.csdn.net/shi_hong_fei_hei/article/details/117431359
[10TemporalAccessorUtil_link TemporalAccessor_]: https://blog.csdn.net/shi_hong_fei_hei/article/details/117431538
[JDK_native]: https://blog.csdn.net/shi_hong_fei_hei/article/details/118658071
[java 1]: https://blog.csdn.net/shi_hong_fei_hei/article/details/118947669