SimpleDateFormat 线程不安全及解决方案

SimpleDateFormat定义

SimpleDateFormat 是一个以与语言环境有关的方式来格式化和解析日期的具体类。它允许进行格式化（日期 -> 文本）、解析（文本 -> 日期）和规范化。

SimpleDateFormat 使得可以选择任何用户定义的日期-时间格式的模式。但是，仍然建议通过 DateFormat 中的 getTimeInstance、getDateInstance 或 getDateTimeInstance 
来创建日期-时间格式器。每一个这样的类方法都能够返回一个以默认格式模式初始化的日期/时间格式器。可以根据需要使用 applyPattern 方法来修改格式模式。

官网同步建议

同步
日期格式是不同步的。建议为每个线程创建独立的格式实例。如果多个线程同时访问一个格式，则它必须是外部同步的。

为什么线程不安全

上图中，SimpleDateFormat类中，有个对象calendar

calendar 
          DateFormat 使用 calendar 来生成实现日期和时间格式化所需的时间字段值。

当SimpleDateFormat用static申明，多个线程共享SimpleDateFormat对象是，也共享该对象的calendar对象。而当调用parse方法时，会clear所有日历字段和值。当线程A正在调用parse，线程B调用clear，这样解析后的数据就会出现偏差

//parse方法
@Override
public Date parse(String text, ParsePosition pos)
{
    try {
            parsedDate = calb.establish(calendar).getTime();
            ...
    }
}

---

//establish方法
Calendar establish(Calendar cal) {
  ...  
  //将此 Calendar 的所有日历字段值和时间值（从历元至现在的毫秒偏移量）设置成未定义  
  cal.clear();  
}

同样 formart中也用到了calendar对象，将date设置到日历的时间字段中

 private StringBuffer format(Date date, StringBuffer toAppendTo,
                                FieldDelegate delegate) {
        // Convert input date to time field list
        calendar.setTime(date);
        ...
}

当线程A调用setTime，而线程B也调用setTime，这时候线程A最后得到的时间是 最后线程B的时间。也会导致数据偏差

不安全示例：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String dateStr = "1111-11-11 11:11:11";
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100);
        for(int i=0;i<100;i++) {
            executorService.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        //多个线程操作同一个sdf对象
                        System.out.println(sdf.format(sdf.parse(dateStr)) + "---" + Thread.currentThread().getName());
                    } catch (ParseException e) {
                        System.out.println("--------------> error, " + e.getMessage());
                    }
                }
            });

        }
        executorService.shutdown();
    }                                                    

执行结果：

...
1111-11-11 11:11:11---pool-1-thread-69
0011-11-11 11:11:11---pool-1-thread-72
0011-11-11 11:11:11---pool-1-thread-71
1111-11-11 11:11:11---pool-1-thread-73
1111-11-11 11:11:11---pool-1-thread-75
1111-11-11 11:11:11---pool-1-thread-76
1111-11-11 11:11:11---pool-1-thread-89
1111-11-11 00:11:11---pool-1-thread-93
1111-11-11 11:11:11---pool-1-thread-96
...

可以看到数据出现偏差

解决方案

1.为每个实例创建一个单独的SimpleDateFormat对象

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String dateStr = "1111-11-11 11:11:11";
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100);
        for(int i=0;i<100;i++) {
            executorService.submit(new Runnable() {
                //为每个线程创建自己的sdf对象
                SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        System.out.println(sdf.format(sdf.parse(dateStr)) + "---" + Thread.currentThread().getName());
                    } catch (ParseException e) {
                        System.out.println("--------------> error, " + e.getMessage());
                    }
                }
            });

        }
        executorService.shutdown();
    }

　　缺点：每次new一个实例，都会new一个format对象，虚拟机内存消耗大，垃圾回收频繁

2.给静态SimpleDateFormat对象加锁，使用Lock或者synchronized修饰

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String dateStr = "1111-11-11 11:11:11";
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100);
        for(int i=0;i<100;i++) {
            executorService.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                   //加同步锁
                    synchronized (sdf) {
                        try {
                            System.out.println(sdf.format(sdf.parse(dateStr)) + "---" + Thread.currentThread().getName());
                        } catch (ParseException e) {
                            System.out.println("--------------> error, " + e.getMessage());
                        }
                    }
                }
            });

        }
        executorService.shutdown();
    }

　　缺点：性能差，其他线程要等待锁释放

3.使用ThreadLocal为每个线程创建一个SimpleDateFormat对象副本，有线程隔离性，各自的副本对象也不会被其他线程影响

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        //初始化threadLocal并设置值
        ThreadLocal<SimpleDateFormat> threadLocal = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>(){
            @Override
            protected SimpleDateFormat initialValue() {
                return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
            }
        };
        String dateStr = "1111-11-11 11:11:11";
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100);
        for(int i=0;i<100;i++) {
            executorService.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        System.out.println(threadLocal.get().format(threadLocal.get().parse(dateStr)) + "---" + Thread.currentThread().getName());
                    } catch (ParseException e) {
                        System.out.println("--------------> error, " + e.getMessage());
                    }
                }
            });

        }
        executorService.shutdown();

        //清理threadLocal，生产环境不清理容易导致内存溢出
        threadLocal.remove();

}

ThreadLocal原理分析