SimpleDateFormat 的线程安全问题与解决方案

SimpleDateFormat 的线程安全问题

SimpleDateFormat 是一个以国别敏感的方式格式化和分析数据的具体类。 它允许格式化 (date -> text)、语法分析 (text -> date)和标准化。

但是 SimpleDateFormat 并不是一个线程安全的类，在多线程并发访问下会出现问题。通过以下代码进行检验，

[java]  view plain  copy public class ProveNotSafe {       static SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("dd-MMM-yyyy", Locale.US);       static String testdata[] = { "01-Jan-1999", "14-Feb-2001", "31-Dec-2007" };          public static void main(String[] args) {           Runnable r[] = new Runnable[testdata.length];           for (int i = 0; i < r.length; i++) {               final int i2 = i;               r[i] = new Runnable() {                   public void run() {                       try {                           for (int j = 0; j < 1000; j++) {                               String str = testdata[i2];                               String str2 = null;                               /* synchronized(df) */{                                   Date d = df.parse(str);                                   str2 = df.format(d);                                   System.out.println("i: " + i2 + "\tj: " + j                                           + "\tThreadID: "                                           + Thread.currentThread().getId()                                           + "\tThreadName: "                                           + Thread.currentThread().getName()                                           + "\t" + str + "\t" + str2);                               }                               if (!str.equals(str2)) {                                   throw new RuntimeException(                                           "date conversion failed after " + j                                                   + " iterations. Expected "                                                   + str + " but got " + str2);                               }                           }                       } catch (ParseException e) {                           throw new RuntimeException("parse failed");                       }                   }               };               new Thread(r[i]).start();           }       }   }   多次运行，便会出现异常错误：

[java]  view plain  copy java.lang.RuntimeException: date conversion failed after 0 iterations. Expected 01-Jan-1999 but got 28-Jul-2015   线程访问的情况大致如下图：

SimpleDateFormat 类内部有一个 Calendar 对象引用,它用来储存和这个 SimpleDateFormat 相关的日期信息,例如sdf.parse(dateStr), sdf.format(date) 诸如此类的方法参数传入的日期相关String, Date等等, 都是交给 Calendar 引用来储存的.这样就会导致一个问题,如果你的 SimpleDateFormat  是个static 的, 那么多个thread 之间就会共享这个SimpleDateFormat  , 同时也是共享这个Calendar引用，那么就出现时间混乱的情况。

解决方法

（1）第一种方法，也是最简单的解决方案。我们可以把static去掉,这样每个新的线程都会有一个自己的sdf实例,从而避免线程安全的问题。

[java]  view plain  copy SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("dd-MMM-yyyy", Locale.US);                                   Date d = df.parse(str);                                   str2 = df.format(d);  

此时访问的情况如下：

然而,使用这种方法,在高并发的情况下会大量的new sdf以及销毁sdf,这样是非常耗费资源的。

（2）第二种方法，使用 ThreadLocal。

在并发情况下,网站的请求任务与线程执行情况大概可以理解为如下。

例如Tomcat的线程池的最大Thread数为4, 现在需要执行的任务有1000个(理解为有1000个用户点了你的网站的某个功能)，而这1000个任务都会用到我们写的日期函数处理类

        A) 假如说日期函数处理类使用的是new SimpleDateFormat的方法,那么这里就会有1000次sdf的创建和销毁

        B) Java中提供了一种ThreadLocal的解决方案,它的工作方式是,每个线程只会有一个实例,也就是说我们执行完这1000个任务,总共只会实例化4个sdf.

而且,它并不会有多线程的并发问题。因为,单个线程执行任务肯定是顺序的,例如Thread #1负责执行Task #1-#250, 那么他是顺序而执行Task #1-#250，而Thread #2拥有自己的sdf实例,他也是顺序执行任务 Task #251-#500, 以此类推。

[java]  view plain  copy /*   */   package org.bupt.xiaoye.chapter3;      import java.text.ParseException;      import java.text.SimpleDateFormat;   import java.util.Date;   import java.util.HashMap;   import java.util.Map;      public class DateUtil {          /** 存放不同的日期模板格式的sdf的Map */       private static ThreadLocal<Map<String, SimpleDateFormat>> sdfMap = new ThreadLocal<Map<String, SimpleDateFormat>>() {           @Override           protected Map<String, SimpleDateFormat> initialValue() {               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " init pattern: " + Thread.currentThread());               return new HashMap<String, SimpleDateFormat>();           }       };          /**       * 返回一个SimpleDateFormat,每个线程只会new一次pattern对应的sdf       *        * @param pattern       * @return       */       private static SimpleDateFormat getSdf(final String pattern) {           Map<String, SimpleDateFormat> tl = sdfMap.get();           SimpleDateFormat sdf = tl.get(pattern);           if (sdf == null) {               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" put new sdf of pattern " + pattern + " to map");               sdf = new SimpleDateFormat(pattern);               tl.put(pattern, sdf);           }           return sdf;       }          /**       * 这样每个线程只会有一个SimpleDateFormat       *        * @param date       * @param pattern       * @return       */       public static String format(Date date, String pattern) {           return getSdf(pattern).format(date);       }          public static Date parse(String dateStr, String pattern)               throws ParseException {           return getSdf(pattern).parse(dateStr);       }      }   这里每个线程都有以 Thread 为key的 Map表，而这个表又以pattern 为key，每一个 pattern 都有一个唯一的 SimpleDateFormat 对象。

我们通过下面代码来测试：

[java]  view plain  copy package org.bupt.xiaoye.chapter3;      import java.text.ParseException;   import java.util.concurrent.ExecutorService;   import java.util.concurrent.Executors;   import java.util.concurrent.TimeUnit;      public class Test {          public static void main(String[] args) {           final String patten1 = "yyyy-MM-dd";           final String patten2 = "yyyy-MM";              Thread t1 = new Thread() {                  @Override               public void run() {                   try {                       DateUtil.parse("1992-09-13", patten1);                   } catch (ParseException e) {                       e.printStackTrace();                   }               }           };              Thread t2 = new Thread() {                  @Override               public void run() {                   try {                       DateUtil.parse("2000-09", patten2);                   } catch (ParseException e) {                       e.printStackTrace();                   }               }           };              Thread t3 = new Thread() {                  @Override               public void run() {                   try {                       DateUtil.parse("1992-09-13", patten1);                   } catch (ParseException e) {                       e.printStackTrace();                   }               }           };              Thread t4 = new Thread() {                  @Override               public void run() {                   try {                       DateUtil.parse("2000-09", patten2);                   } catch (ParseException e) {                       e.printStackTrace();                   }               }           };              Thread t5 = new Thread() {                  @Override               public void run() {                   try {                       DateUtil.parse("2000-09-13", patten1);                   } catch (ParseException e) {                       e.printStackTrace();                   }               }           };              Thread t6 = new Thread() {                  @Override               public void run() {                   try {                       DateUtil.parse("2000-09", patten2);                   } catch (ParseException e) {                       e.printStackTrace();                   }               }           };              System.out.println("单线程执行: ");           ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(1);           exec.execute(t1);           exec.execute(t2);           exec.execute(t3);           exec.execute(t4);           exec.execute(t5);           exec.execute(t6);           exec.shutdown();              sleep(1000);              System.out.println("双线程执行: ");           ExecutorService exec2 = Executors.newFixedThreadPool(2);           exec2.execute(t1);           exec2.execute(t2);           exec2.execute(t3);           exec2.execute(t4);           exec2.execute(t5);           exec2.execute(t6);           exec2.shutdown();       }          private static void sleep(long millSec) {           try {               TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(millSec);           } catch (InterruptedException e) {               e.printStackTrace();           }       }   }   [java]  view plain  copy 单线程执行:    pool-1-thread-1 init pattern: Thread[pool-1-thread-1,5,main]   pool-1-thread-1 put new sdf of pattern yyyy-MM-dd to map   pool-1-thread-1 put new sdf of pattern yyyy-MM to map   双线程执行:    pool-2-thread-1 init pattern: Thread[pool-2-thread-1,5,main]   pool-2-thread-1 put new sdf of pattern yyyy-MM-dd to map   pool-2-thread-2 init pattern: Thread[pool-2-thread-2,5,main]   pool-2-thread-2 put new sdf of pattern yyyy-MM to map   pool-2-thread-1 put new sdf of pattern yyyy-MM to map   pool-2-thread-2 put new sdf of pattern yyyy-MM-dd to map  

从输出我们可以看出:

        1) 1个线程执行这6个任务的时候,这个线程首次使用过的时候会new一个新的sdf,并且以后都一直用这个sdf,而不是每次处理任务都新建一个新的sdf

        2) 2个线程执行6个任务的时候也是同理,但是2个线程的sdf是分开的,每个线程都有自己的"yyyy-MM-dd", "yyyy-MM"的sdf,所以他们不会有线程安全安全问题 试想,如果使用的是new的实现方法,那么不管是用1个线程去执行,还是用2个线程去执行这6个任务,都需要new 6个sdf

（3）第三种方式，使用同步代码块（synchronized）或者使用装饰器设计模式包装下 SimpleDateFormat ，使之变得线程安全。

也就是在另一篇文章中介绍的 实例封闭机制。 

http://blog.csdn.net/zq602316498/article/details/40143437

（4）第四种方式，使用第三方日期处理函数

比如 JODA 来避免这些问题，你也可以使用 commons-lang 包中的 FastDateFormat 工具类。

参考博文：

http://my.oschina.net/leejun2005/blog/152253

http://www.cnblogs.com/zemliu/archive/2013/08/29/3290585.html