SimpleDateFormat的坑
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:
附《阿里巴巴Java开发手册》v1.4.0(详尽版)下载链接:https://yfzhou.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/blog/img/《阿里巴巴开发手册》v 1.4.0.pdf
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:
copypublic 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:
copypublic 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
因为我们吧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
copy// Called from Format after creating a FieldDelegateprivate StringBuffer format(Date date, StringBuffer toAppendTo,FieldDelegate delegate) {// Convert input date to time field listcalendar.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:
copy* 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
copypublic 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
copyprivate 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
copyprivate static ThreadLocal<DateFormat> threadLocal = new ThreadLocal<DateFormat>() {@Overrideprotected 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:
copypublic 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。
copy* This class is immutable and thread-safe.
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