淺析Java中SimpleDateFormat為什么是線程不安全的

更新時(shí)間：2024年02月20日 09:22:55 作者：哪吒編程

SimpleDateFormat是Java中用于日期時(shí)間格式化的一個(gè)類,它提供了對(duì)日期的解析和格式化能力,本文主要來(lái)和大家一起探討一下SimpleDateFormat為什么是線程不安全的,感興趣的可以了解下

在日常開發(fā)中，Date工具類使用頻率相對(duì)較高，大家通常都會(huì)這樣寫：

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

public static Date getDataByFormat(String date, String format) throws ParseException {
    SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat(format);
    return sdf.parse(date);
}

這很簡(jiǎn)單啊，有什么爭(zhēng)議嗎

你應(yīng)該聽過“時(shí)區(qū)”這個(gè)名詞，大家也都知道，相同時(shí)刻不同時(shí)區(qū)的時(shí)間是不一樣的。

因此在使用時(shí)間時(shí)，一定要給出時(shí)區(qū)信息。

public static void getDataByZone(String param, String format) throws ParseException {
    SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat(format);

    // 默認(rèn)時(shí)區(qū)解析時(shí)間表示
    Date date = sdf.parse(param);
    System.out.println(date + ":" + date.getTime());

    // 東京時(shí)區(qū)解析時(shí)間表示
    sdf.setTimeZone(TimeZone.getTimeZone("Asia/Tokyo"));
    Date newYorkDate = sdf.parse(param);
    System.out.println(newYorkDate + ":" + newYorkDate.getTime());
}

public static void main(String[] args) throws ParseException {
   getDataByZone("2023-11-10 10:00:00","yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
}

對(duì)于當(dāng)前的上海時(shí)區(qū)和紐約時(shí)區(qū)，轉(zhuǎn)化為 UTC 時(shí)間戳是不同的時(shí)間。

對(duì)于同一個(gè)本地時(shí)間的表示，不同時(shí)區(qū)的人解析得到的 UTC 時(shí)間一定是不同的，反過來(lái)不同的本地時(shí)間可能對(duì)應(yīng)同一個(gè) UTC。

格式化后出現(xiàn)的時(shí)間錯(cuò)亂。

public static void getDataByZoneFormat(String param, String format) throws ParseException {
   SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat(format);
    Date date = sdf.parse(param);
    // 默認(rèn)時(shí)區(qū)格式化輸出
    System.out.println(new SimpleDateFormat("[yyyy-MM-dd HH:mm:ss Z]").format(date));
    // 東京時(shí)區(qū)格式化輸出
    TimeZone.setDefault(TimeZone.getTimeZone("Asia/Tokyo"));
    System.out.println(new SimpleDateFormat("[yyyy-MM-dd HH:mm:ss Z]").format(date));
}

public static void main(String[] args) throws ParseException {
   getDataByZoneFormat("2023-11-10 10:00:00","yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
}

我當(dāng)前時(shí)區(qū)的 Offset（時(shí)差）是 +8 小時(shí)，對(duì)于 +9 小時(shí)的紐約，整整差了1個(gè)小時(shí)，北京早上 10 點(diǎn)對(duì)應(yīng)早上東京 11 點(diǎn)。

看看Java 8是如何解決時(shí)區(qū)問題的：

Java 8 推出了新的時(shí)間日期類 ZoneId、ZoneOffset、LocalDateTime、ZonedDateTime 和 DateTimeFormatter，處理時(shí)區(qū)問題更簡(jiǎn)單清晰。

public static void getDataByZoneFormat8(String param, String format) throws ParseException {
    ZoneId zone = ZoneId.of("Asia/Shanghai");
    ZoneId tokyoZone = ZoneId.of("Asia/Tokyo");
    ZoneId timeZone = ZoneOffset.ofHours(2);

    // 格式化器
    DateTimeFormatter dtf = DateTimeFormatter.ofPattern(format);
    ZonedDateTime date = ZonedDateTime.of(LocalDateTime.parse(param, dtf), zone);

    // withZone設(shè)置時(shí)區(qū)
    DateTimeFormatter dtfz = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss Z");
    System.out.println(dtfz.withZone(zone).format(date));
    System.out.println(dtfz.withZone(tokyoZone).format(date));
    System.out.println(dtfz.withZone(timeZone).format(date));
}

public static void main(String[] args) throws ParseException {
    getDataByZoneFormat8("2023-11-10 10:00:00","yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
}

Asia/Shanghai對(duì)應(yīng)+8，對(duì)應(yīng)2023-11-10 10:00:00；
Asia/Tokyo對(duì)應(yīng)+9，對(duì)應(yīng)2023-11-10 11:00:00；
timeZone 是+2，所以對(duì)應(yīng)2023-11-10 04:00:00；

在處理帶時(shí)區(qū)的國(guó)際化時(shí)間問題，推薦使用jdk8的日期時(shí)間類：

通過ZoneId，定義時(shí)區(qū)；
使用ZonedDateTime保存時(shí)間；
通過withZone對(duì)DateTimeFormatter設(shè)置時(shí)區(qū)；
進(jìn)行時(shí)間格式化得到本地時(shí)間；

思路比較清晰，不容易出錯(cuò)。

在與前端聯(lián)調(diào)時(shí)，報(bào)了個(gè)錯(cuò)，java.lang.NumberFormatException: multiple points，起初我以為是時(shí)間格式傳的不對(duì)，仔細(xì)一看，不對(duì)啊。

百度一下，才知道是高并發(fā)情況下SimpleDateFormat有線程安全的問題。

下面通過模擬高并發(fā)，把這個(gè)問題復(fù)現(xiàn)一下：

public static void getDataByThread(String param, String format) throws InterruptedException {
    ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
    SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat(format);
    // 模擬并發(fā)環(huán)境，開啟5個(gè)并發(fā)線程
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        threadPool.execute(() -> {
            for (int j = 0; j < 2; j++) {
                try {
                    System.out.println(sdf.parse(param));
                } catch (ParseException e) {
                    System.out.println(e);
                }
            }
        });
    }
    threadPool.shutdown();

    threadPool.awaitTermination(1, TimeUnit.HOURS);
}

果不其然，報(bào)錯(cuò)。還將2023年轉(zhuǎn)換成2220年，我勒個(gè)乖乖。

在時(shí)間工具類里，時(shí)間格式化，我都是這樣弄的啊，沒問題啊，為啥這個(gè)不行？原來(lái)是因?yàn)楣灿昧送粋€(gè)SimpleDateFormat，在工具類里，一個(gè)線程一個(gè)SimpleDateFormat，當(dāng)然沒問題啦！

可以通過TreadLocal 局部變量，解決SimpleDateFormat的線程安全問題。

public static void getDataByThreadLocal(String time, String format) throws InterruptedException {
    ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);

    ThreadLocal<SimpleDateFormat> sdf = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>() {
        @Override
        protected SimpleDateFormat initialValue() {
            return new SimpleDateFormat(format);
        }
    };

    // 模擬并發(fā)環(huán)境，開啟5個(gè)并發(fā)線程
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        threadPool.execute(() -> {
            for (int j = 0; j < 2; j++) {
                try {
                    System.out.println(sdf.get().parse(time));
                } catch (ParseException e) {
                    System.out.println(e);
                }
            }
        });
    }
    threadPool.shutdown();

    threadPool.awaitTermination(1, TimeUnit.HOURS);
}

看一下SimpleDateFormat.parse的源碼：

public class SimpleDateFormat extends DateFormat {
	@Override
	public Date parse(String text, ParsePosition pos){
		CalendarBuilder calb = new CalendarBuilder();
		
		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();
		        }
		    }
		}
	}
}

class CalendarBuilder {
	Calendar establish(Calendar cal) {
	    boolean weekDate = isSet(WEEK_YEAR)
	                        && field[WEEK_YEAR] > field[YEAR];
	    if (weekDate && !cal.isWeekDateSupported()) {
	        // Use YEAR instead
	        if (!isSet(YEAR)) {
	            set(YEAR, field[MAX_FIELD + WEEK_YEAR]);
	        }
	        weekDate = false;
	    }
	
	    cal.clear();
	    // Set the fields from the min stamp to the max stamp so that
	    // the field resolution works in the Calendar.
	    for (int stamp = MINIMUM_USER_STAMP; stamp < nextStamp; stamp++) {
	        for (int index = 0; index <= maxFieldIndex; index++) {
	            if (field[index] == stamp) {
	                cal.set(index, field[MAX_FIELD + index]);
	                break;
	            }
	        }
	    }
		...
	
	}
}