SimpleDateFormat为什么是线程不安全的?

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      • 在日常开发中,Date工具类使用频率相对较高,大家通常都会这样写:
      • 这很简单啊,有什么争议吗?
      • 格式化后出现的时间错乱。
      • 看看Java 8是如何解决时区问题的:
      • 在处理带时区的国际化时间问题,推荐使用jdk8的日期时间类:
      • 在与前端联调时,报了个错,```java.lang.NumberFormatException: multiple points```,起初我以为是时间格式传的不对,仔细一看,不对啊。
      • 看一下```SimpleDateFormat.parse```的源码:

大家好,我是哪吒。

在日常开发中,Date工具类使用频率相对较高,大家通常都会这样写:

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);
}

这很简单啊,有什么争议吗?

你应该听过“时区”这个名词,大家也都知道,相同时刻不同时区的时间是不一样的。

因此在使用时间时,一定要给出时区信息。

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

    // 默认时区解析时间表示
    Date date = sdf.parse(param);
    System.out.println(date + ":" + date.getTime());

    // 东京时区解析时间表示
    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");
}

对于当前的上海时区和纽约时区,转化为 UTC 时间戳是不同的时间。

对于同一个本地时间的表示,不同时区的人解析得到的 UTC 时间一定是不同的,反过来不同的本地时间可能对应同一个 UTC。

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格式化后出现的时间错乱。

public static void getDataByZoneFormat(String param, String format) throws ParseException {
   SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat(format);
    Date date = sdf.parse(param);
    // 默认时区格式化输出
    System.out.println(new SimpleDateFormat("[yyyy-MM-dd HH:mm:ss Z]").format(date));
    // 东京时区格式化输出
    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");
}

我当前时区的 Offset(时差)是 +8 小时,对于 +9 小时的纽约,整整差了1个小时,北京早上 10 点对应早上东京 11 点。

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看看Java 8是如何解决时区问题的:

Java 8 推出了新的时间日期类 ZoneId、ZoneOffset、LocalDateTime、ZonedDateTime 和 DateTimeFormatter,处理时区问题更简单清晰。

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设置时区
    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对应+8,对应2023-11-10 10:00:00;
  • Asia/Tokyo对应+9,对应2023-11-10 11:00:00;
  • timeZone 是+2,所以对应2023-11-10 04:00:00;

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在处理带时区的国际化时间问题,推荐使用jdk8的日期时间类:

  1. 通过ZoneId,定义时区;
  2. 使用ZonedDateTime保存时间;
  3. 通过withZone对DateTimeFormatter设置时区;
  4. 进行时间格式化得到本地时间;

思路比较清晰,不容易出错。

在与前端联调时,报了个错,java.lang.NumberFormatException: multiple points,起初我以为是时间格式传的不对,仔细一看,不对啊。

百度一下,才知道是高并发情况下SimpleDateFormat有线程安全的问题。

下面通过模拟高并发,把这个问题复现一下:

public static void getDataByThread(String param, String format) throws InterruptedException {
    ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
    SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat(format);
    // 模拟并发环境,开启5个并发线程
    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,报错。还将2023年转换成2220年,我勒个乖乖。

在时间工具类里,时间格式化,我都是这样弄的啊,没问题啊,为啥这个不行?原来是因为共用了同一个SimpleDateFormat,在工具类里,一个线程一个SimpleDateFormat,当然没问题啦!

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可以通过TreadLocal 局部变量,解决SimpleDateFormat的线程安全问题。

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);
        }
    };

    // 模拟并发环境,开启5个并发线程
    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);
}

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看一下SimpleDateFormat.parse的源码:

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;
	            }
	        }
	    }
		...
	
	}
}
  1. 先new CalendarBuilder();
  2. 通过parsedDate = calb.establish(calendar).getTime();解析时间;
  3. establish方法内先cal.clear(),再重新构建cal,整个操作没有加锁;

上面几步就会导致在高并发场景下,线程1正在操作一个Calendar,此时线程2又来了。线程1还没来得及处理 Calendar 就被线程2清空了。

因此,通过编写Date工具类,一个线程一个SimpleDateFormat,还是有一定道理的。


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