深入剖析Java中SimpleDateFormat在多线程环境下的潜在风险与解决方案

        SimpleDateFormat类我们可太熟了。Date转String、String转Date，我们不可避免的用到SimpleDateFormat，而且用起来非常简单。

public static void main(String[] args) throws ParseException {
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
System.out.println(sdf.format(new Date()));
String dateString = "2022-08-04 09:03:00";
System.out.println(sdf.parse(dateString));
}

        这样短短几行代码就搞定了从Date转String和从String转Date。这样方便易用的类，我们怎能不爱。对于经常使用Date类型转换的项目，我们会把整个Date转换封装成一个工具类。

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

        这样每次创建一个SimpleDateFormat实例是不是不够节检，每次调用方法，创建实例也是一笔小小的开销，自古节俭都是美德，我把它优化成静态常量，可以创建一次全局调用，我可真是个小机灵。

public class DateUtil {
public static final SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
public static String dateToDateString(Date date) {
return sdf.format(date);
}
public static Date dateStringToDate(String dateString) throws ParseException {
return sdf.parse(dateString);
}
}

        这时候我们就掉进了陷阱中，我们精心为自己设计的陷阱：在简单环境中这种写法不会出现问题，但是在公司业务渐入佳境，并发量上来的时候，非线程安全的问题就会暴露出来。

Parse方法部分

public class SimpleDateFormatTest {
public static void main(String[] args) {
String[] dateStr = {
"2020-12-12 12:12:12",
"2020-12-12 12:12:12",
"2020-12-12 12:12:12",
"2020-12-12 12:12:12",
"2020-12-12 12:12:12",
"2020-12-12 12:12:12"
};
//实在多线程的环境下会出现问题
new Thread(() -> {
for (String s : dateStr) {
Date date = null;
try {
date = DateUtil.dateStringToDate(s);
} catch (ParseException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + date);
}
}).start();
new Thread(() -> {
for (String s : dateStr) {
Date date = null;
try {
date = DateUtil.dateStringToDate(s);
} catch (ParseException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + date);
}
}).start();
}
}

        这段代码在执行的时候会出现异常。这个报错是提示我数字格式化异常，存在多个小数点。别问，问就是吃了没文化的亏。

        想知道为什么会产生这个错误，我们就需要深入源码查看一下了。我们调用的parse(String)经过调用一系列重载重写方法后，进入到SimpleDateFormat的parse(String text, ParsePosition pos)方法。有些人抄来抄去说这块是Calendar的原因，但是其实这块还不是Calendar的原因，因为根本就没到Calendar那步呢。先找到出问题的getDouble函数。 

        在SimpleDateFormat被static修饰的时候，我们就共用了这个DigitList类的getDouble方法，在多线程场景下自然而然的发生很多奇怪的问题。 比如两个线程都先初始化了temp然后一起拼接字符串，就会产生上面的，多个小数点的问题。

Format方法部分

        当然了，毕竟SimpleDateFormat类非线程安全，所以format方法也会有线程安全问题。而format方法的问题出在Calendar。Calendar是SimpleDateFormat私有变量。

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 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;
}

解决办法

        既然我们知道了问题是怎样产生的，那么再来看一下问题需要怎么解决。

        1.使用ThreadLocal

                我觉得使用ThreadLocal是最可以再面试中吹牛皮的。让面试官眼前一亮。

public class DateUtil {
// 优化后
private static ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal(){
@Override
protected DateFormat initialValue() {
return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
}
};
// 优化前
// public static final SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
public static String dateToDateString(Date date) {
String dateString = threadLocal.get().format(date);
// 记得remove，以免内存泄漏
threadLocal.remove();
return dateString;
}
public static Date dateStringToDate(String dateString) throws ParseException {
Date date = threadLocal.get().parse(dateString);
// 记得remove，以免内存泄漏
threadLocal.remove();
return date;
}
}

        2.在代码中加入synchronized方法块

                可以解决问题，但不够秀。有点东西但不多！而且将日期转换变成单线程执行，多个线程争抢，会导致效率降低。

public class SimpleDateFormatTest {
public static void main(String[] args) {
String[] dateStr = {
"2020-12-12 12:12:12",
"2020-12-12 12:12:12",
"2020-12-12 12:12:12",
"2020-12-12 12:12:12",
"2020-12-12 12:12:12",
"2020-12-12 12:12:12"
};
//实在多线程的环境下会出现问题
new Thread(() -> {
for (String s : dateStr) {
Date date = null;
try {
synchronized (SimpleDateFormatTest.class) {
date = DateUtil.dateStringToDate(s);
}
} catch (ParseException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + date);
}
}).start();
new Thread(() -> {
for (String s : dateStr) {
Date date = null;
try {
synchronized (SimpleDateFormatTest.class) {
date = DateUtil.dateStringToDate(s);
}
} catch (ParseException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + date);
}
}).start();
}
}

        3.使用DateTimeFormatter

                DateTimeFormatter是JDK1.8开始对外提供服务的线程安全的日期格式化类。不确定面试官懂不懂这个类，没准可以装个比。

public class DateUtil {
// 优化前
public static final DateTimeFormatter DATE_TIME_FORMATTER = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").withZone(ZoneId.systemDefault());
// 优化后
public static final SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
public static String dateToDateString(Date date) {
return DATE_TIME_FORMATTER.format(LocalDateTime.ofInstant(date.toInstant(), ZoneId.systemDefault()));
}
public static Date dateStringToDate(String dateString) throws ParseException {
return Date.from(Instant.from(DATE_TIME_FORMATTER.parse(dateString)));
}
}