轉(zhuǎn)載自??關(guān)于SimpleDateFormat時(shí)間格式化線程安全問(wèn)題

昨天推送的文章《關(guān)于創(chuàng)建和銷毀對(duì)象》一文中，2.1重復(fù)利用對(duì)象這一小節(jié)所舉的SimpleDateFormat格式化時(shí)間的例子是不合適的，因?yàn)槎嗑€程場(chǎng)景下，SimpleDateFormat存在線程安全問(wèn)題。在此，特別感謝@利群、@Simon、@Aaron等幾位同學(xué)認(rèn)真指出。

想必大家對(duì)SimpleDateFormat并不陌生。SimpleDateFormat 是 Java 中一個(gè)非常常用的類，該類用來(lái)對(duì)日期字符串進(jìn)行解析和格式化輸出，但如果使用不小心會(huì)導(dǎo)致非常微妙和難以調(diào)試的問(wèn)題，因?yàn)?DateFormat 和 SimpleDateFormat 類不都是線程安全的，在多線程環(huán)境下調(diào)用 format() 和 parse() 方法應(yīng)該使用同步代碼來(lái)避免問(wèn)題。下面我們通過(guò)一個(gè)具體的場(chǎng)景來(lái)一步步的深入學(xué)習(xí)和理解SimpleDateFormat類。

一.引子

首先，我們都知道在程序中我們應(yīng)當(dāng)盡量少的創(chuàng)建SimpleDateFormat 實(shí)例，因?yàn)閯?chuàng)建這么一個(gè)實(shí)例需要耗費(fèi)很大的代價(jià)。在一個(gè)讀取數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)導(dǎo)出到excel文件的例子當(dāng)中，每次處理一個(gè)時(shí)間信息的時(shí)候，就需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)SimpleDateFormat實(shí)例對(duì)象，然后再丟棄這個(gè)對(duì)象。大量的對(duì)象就這樣被創(chuàng)建出來(lái)，占用大量的內(nèi)存和 jvm空間。代碼如下：

public class DateUtil {public static String formatDate(Date date){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);}}

你也許會(huì)說(shuō)，OK，那我就創(chuàng)建一個(gè)靜態(tài)的simpleDateFormat實(shí)例，然后放到一個(gè)DateUtil類（如下）中，在使用時(shí)直接使用這個(gè)實(shí)例進(jìn)行操作，這樣問(wèn)題就解決了。改進(jìn)后的代碼如下：

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

當(dāng)然，這個(gè)方法的確很不錯(cuò)，在大部分的時(shí)間里面都會(huì)工作得很好。但當(dāng)你在生產(chǎn)環(huán)境中使用一段時(shí)間之后，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)這么一個(gè)事實(shí)：它不是線程安全的。在正常的測(cè)試情況之下，都沒(méi)有問(wèn)題，但一旦在生產(chǎn)環(huán)境中一定負(fù)載情況下時(shí)，這個(gè)問(wèn)題就出來(lái)了。他會(huì)出現(xiàn)各種不同的情況，比如轉(zhuǎn)化的時(shí)間不正確，比如報(bào)錯(cuò)，比如線程被掛死等等。我們看下面的測(cè)試用例，拿事實(shí)說(shuō)話：

public class DateUtilTest {public static class SimpleDateFormatThreadSafeTest extends Thread {@Overridepublic void run() {while (true) {try {this.join(2000);} catch (InterruptedException e1) {e1.printStackTrace();}try {System.out.println(this.getName() + ":" + DateUtil.parse("2016-09-13 22:00:00"));} catch (ParseException e) {e.printStackTrace();}}}}public static void main(String[] args) {for(int i = 0; i < 3; i++){new SimpleDateFormatThreadSafeTest().start();}} }

執(zhí)行輸出如下：

Exception in thread "Thread-2" Exception in thread "Thread-0" java.lang.NumberFormatException: multiple points

at sun.misc.FloatingDecimal.readJavaFormatString(FloatingDecimal.java:1110)

at java.lang.Double.parseDouble(Double.java:540)

at java.text.DigitList.getDouble(DigitList.java:168)

at java.text.DecimalFormat.parse(DecimalFormat.java:1321)

at java.text.SimpleDateFormat.subParse(SimpleDateFormat.java:1793)

at java.text.SimpleDateFormat.parse(SimpleDateFormat.java:1455)

at java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:355)

at com.shengfei.test.DateFormat.DateUtil.parse(DateUtil.java:31)

at com.shengfei.test.DateFormat.DateUtilTest$SimpleDateFormatThreadSafeTest.run(DateUtilTest.java:32)

java.lang.NumberFormatException: multiple points

at sun.misc.FloatingDecimal.readJavaFormatString(FloatingDecimal.java:1110)

at java.lang.Double.parseDouble(Double.java:540)

at java.text.DigitList.getDouble(DigitList.java:168)

at java.text.DecimalFormat.parse(DecimalFormat.java:1321)

at java.text.SimpleDateFormat.subParse(SimpleDateFormat.java:1793)

at java.text.SimpleDateFormat.parse(SimpleDateFormat.java:1455)

at java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:355)

at com.shengfei.test.DateFormat.DateUtil.parse(DateUtil.java:31)

at com.shengfei.test.DateFormat.DateUtilTest$SimpleDateFormatThreadSafeTest.run(DateUtilTest.java:32)

Thread-1:Mon Sep 13 22:00:00 CST 2202

Thread-1:Tue Sep 13 22:00:00 CST 2016

Thread-1:Tue Sep 13 22:00:00 CST 2016

Thread-1:Tue Sep 13 22:00:00 CST 2016

說(shuō)明：Thread-2和Thread-0報(bào)java.lang.NumberFormatException: multiple points錯(cuò)誤，直接掛死，沒(méi)起來(lái)；Thread-1雖然沒(méi)有掛死，但輸出的時(shí)間是有錯(cuò)誤的，比如我們輸入的時(shí)間是：2016-09-13 22:00:00 ，當(dāng)會(huì)輸出：Mon Sep 13 22:00:00 CST 2202 這樣的靈異事件。

二.原因

我們都知道，相比于共享一個(gè)變量的開(kāi)銷要比每次創(chuàng)建一個(gè)新變量要小很多。上面的優(yōu)化過(guò)的靜態(tài)的SimpleDateFormat版，之所在并發(fā)情況下回出現(xiàn)各種靈異錯(cuò)誤，是因?yàn)镾impleDateFormat和DateFormat類不是線程安全的。我們之所以忽視線程安全的問(wèn)題，是因?yàn)閺腟impleDateFormat和DateFormat類提供給我們的接口上來(lái)看，實(shí)在讓人看不出它與線程安全有何相干。只是在JDK文檔的最下面有如下說(shuō)明：

SynchronizationDate 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.

翻譯一下就是：SimpleDateFormat中的日期格式不是同步的。建議為每個(gè)線程創(chuàng)建獨(dú)立的格式實(shí)例。如果多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)一個(gè)格式，則它必須保持外部同步。

下面我們通過(guò)看JDK源碼來(lái)看看為什么SimpleDateFormat和DateFormat類不是線程安全的真正原因。

SimpleDateFormat繼承了DateFormat,在DateFormat中定義了一個(gè)protected屬性的 Calendar類的對(duì)象：calendar。只是因?yàn)镃alendar類的概念復(fù)雜，牽扯到時(shí)區(qū)與本地化等等，Jdk的實(shí)現(xiàn)中使用了成員變量來(lái)傳遞參數(shù)，這就造成在多線程的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

在format方法里，有這樣一段代碼：

private 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; }

calendar.setTime(date)這條語(yǔ)句改變了calendar，稍后，calendar還會(huì)用到（在subFormat方法里），而這就是引發(fā)問(wèn)題的根源。想象一下，在一個(gè)多線程環(huán)境下，有兩個(gè)線程持有了同一個(gè)SimpleDateFormat的實(shí)例，分別調(diào)用format方法：

線程1調(diào)用format方法，改變了calendar這個(gè)字段。

中斷來(lái)了。

線程2開(kāi)始執(zhí)行，它也改變了calendar。

又中斷了。

線程1回來(lái)了，此時(shí)，calendar已然不是它所設(shè)的值，而是走上了線程2設(shè)計(jì)的道路。如果多個(gè)線程同時(shí)爭(zhēng)搶calendar對(duì)象，則會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，時(shí)間不對(duì)，線程掛死等等。

分析一下format的實(shí)現(xiàn)，我們不難發(fā)現(xiàn)，用到成員變量calendar，唯一的好處，就是在調(diào)用subFormat時(shí)，少了一個(gè)參數(shù)，卻帶來(lái)了這許多的問(wèn)題。其實(shí)，只要在這里用一個(gè)局部變量，一路傳遞下去，所有問(wèn)題都將迎刃而解。

這個(gè)問(wèn)題背后隱藏著一個(gè)更為重要的問(wèn)題--無(wú)狀態(tài)：無(wú)狀態(tài)方法的好處之一，就是它在各種環(huán)境下，都可以安全的調(diào)用。衡量一個(gè)方法是否是有狀態(tài)的，就看它是否改動(dòng)了其它的東西，比如全局變量，比如實(shí)例的字段。format方法在運(yùn)行過(guò)程中改動(dòng)了SimpleDateFormat的calendar字段，所以，它是有狀態(tài)的。

這也同時(shí)提醒我們?cè)陂_(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候注意下一下三點(diǎn):

1.自己寫(xiě)公用類的時(shí)候，要對(duì)多線程調(diào)用情況下的后果在注釋里進(jìn)行明確說(shuō)明；

2.對(duì)線程環(huán)境下，對(duì)每一個(gè)共享的可變變量都要注意其線程安全性；

3.我們的類和方法在做設(shè)計(jì)的時(shí)候，要盡量設(shè)計(jì)成無(wú)狀態(tài)的。

三.解決辦法

1.需要的時(shí)候創(chuàng)建新實(shí)例

public class DateUtil {public static String formatDate(Date date){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);} }

說(shuō)明：在需要用到SimpleDateFormat?的地方新建一個(gè)實(shí)例，不管什么時(shí)候，將有線程安全問(wèn)題的對(duì)象由共享變?yōu)榫植克接卸寄鼙苊舛嗑€程問(wèn)題，不過(guò)也加重了創(chuàng)建對(duì)象的負(fù)擔(dān)。在一般情況下，這樣其實(shí)對(duì)性能影響比不是很明顯的。

2.使用同步：同步SimpleDateFormat對(duì)象

public class DateUtil {private static SimpleDateFormat sdf2 = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");public static String formatDate2(Date date){synchronized(sdf2){return sdf2.format(date);}}public static Date parse2(String strDate) throws ParseException{synchronized(sdf2){return sdf2.parse(strDate);}} }

說(shuō)明：當(dāng)線程較多時(shí)，當(dāng)一個(gè)線程調(diào)用該方法時(shí)，其他想要調(diào)用此方法的線程就要block，多線程并發(fā)量大的時(shí)候會(huì)對(duì)性能有一定的影響。

3.使用ThreadLocal

public class ConcurrentDateUtil {private 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);} }

另外一種寫(xiě)法：

public class ThreadLocalDateUtil {private static final String date_format = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss";private static ThreadLocal<DateFormat> threadLocal = new ThreadLocal<DateFormat>();public static DateFormat getDateFormat(){DateFormat df = threadLocal.get();if(df==null){df = new SimpleDateFormat(date_format);threadLocal.set(df);}return df;}public static String formatDate(Date date){return getDateFormat().format(date);}public static Date parse(String strDate) throws ParseException {return getDateFormat().parse(strDate);}}

說(shuō)明：使用ThreadLocal, 也是將共享變量變?yōu)楠?dú)享，線程獨(dú)享肯定能比方法獨(dú)享在并發(fā)環(huán)境中能減少不少創(chuàng)建對(duì)象的開(kāi)銷。如果對(duì)性能要求比較高的情況下，一般推薦使用這種方法。

4.拋棄JDK，使用其他類庫(kù)中的時(shí)間格式化類：

1）使用Apache commons 里的FastDateFormat，宣稱是既快又線程安全的SimpleDateFormat, 可惜它只能對(duì)日期進(jìn)行format, 不能對(duì)日期串進(jìn)行解析。

2）使用Joda-Time類庫(kù)來(lái)處理時(shí)間相關(guān)問(wèn)題。

做一個(gè)簡(jiǎn)單的壓力測(cè)試，方法1最慢，方法3最快，但是就算是最慢的方法一性能也不差，一般系統(tǒng)方法1和方法2就可以滿足，所以說(shuō)在這個(gè)點(diǎn)很難成為你系統(tǒng)的瓶頸所在。從簡(jiǎn)單的角度來(lái)說(shuō)，建議使用方法1或者方法2，如果在必要的時(shí)候，追求那么一點(diǎn)性能提升的話，可以考慮用方法3，用ThreadLocal做緩存。

Joda-Time類庫(kù)對(duì)時(shí)間處理方式比較完美，建議使用。

參考資料：

1.http://dreamhead.blogbus.com/logs/215637834.html

2.http://www.blogjava.net/killme2008/archive/2011/07/10/354062.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的关于SimpleDateFormat时间格式化线程安全问题的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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