高并发之——SimpleDateFormat类的线程安全问题和解决方案
首先问大家一个问题：你使用的SimpleDateFormat类还安全吗？我们一起带着这个问题来看本文。
提起SimpleDateFormat类，想必做过Java开发的童鞋都不会感到陌生。没错，它就是Java中提供的日期时间的转化类。这里，为什么说SimpleDateFormat类有线程安全问题呢？有些小伙伴可能会提出疑问：我们生产环境上一直在使用SimpleDateFormat类来解析和格式化日期和时间类型的数据，一直都没有问题啊！我的回答是：没错，那是因为你们的系统达不到SimpleDateFormat类出现问题的并发量，也就是说你们的系统没啥负载！
接下来，我们就一起看下在高并发下SimpleDateFormat类为何会出现安全问题，以及如何解决SimpleDateFormat类的安全问题。
重现SimpleDateFormat类的线程安全问题
为了重现SimpleDateFormat类的线程安全问题，一种比较简单的方式就是使用线程池结合Java并发包中的CountDownLatch类和Semaphore类来重现线程安全问题。
有关CountDownLatch类和Semaphore类的具体用法和底层原理与源码解析在【高并发专题】后文会深度分析。这里，大家只需要知道CountDownLatch类可以使一个线程等待其他线程各自执行完毕后再执行。而Semaphore类可以理解为一个计数信号量，必须由获取它的线程释放，经常用来限制访问某些资源的线程数量，例如限流等。
好了，先来看下重现SimpleDateFormat类的线程安全问题的代码，如下所示。
package io.binghe.concurrent.lab06;
import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
/**
* @author binghe
* @version 1.0.0
* @description 测试SimpleDateFormat的线程不安全问题
*/
public class SimpleDateFormatTest01 {
//执行总次数
private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
//同时运行的线程数量
private static final int THREAD_COUNT = 20;
//SimpleDateFormat对象
private static SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Semaphore semaphore = new Semaphore(THREAD_COUNT);
final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(EXECUTE_COUNT);
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < EXECUTE_COUNT; i++){
executorService.execute(() -> {
try {
semaphore.acquire();
try {
simpleDateFormat.parse("2020-01-01");
} catch (ParseException e) {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失败");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}catch (NumberFormatException e){
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失败");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("信号量发生错误");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
countDownLatch.countDown();
});
}
countDownLatch.await();
executorService.shutdown();
System.out.println("所有线程格式化日期成功");
}
}
可以看到，在SimpleDateFormatTest01类中，首先定义了两个常量，一个是程序执行的总次数，一个是同时运行的线程数量。
程序中结合线程池和CountDownLatch类与Semaphore类来模拟高并发的业务场景。其中，有关日期转化的代码只有如下一行。
simpleDateFormat.parse("2020-01-01");
当程序捕获到异常时，打印相关的信息，并退出整个程序的运行。当程序正确运行后，会打印“所有线程格式化日期成功”。
运行程序输出的结果信息如下所示。
Exception in thread "pool-1-thread-4" Exception in thread "pool-1-thread-1" Exception in thread "pool-1-thread-2" 线程：pool-1-thread-7 格式化日期失败
线程：pool-1-thread-9 格式化日期失败
线程：pool-1-thread-10 格式化日期失败
Exception in thread "pool-1-thread-3" Exception in thread "pool-1-thread-5" Exception in thread "pool-1-thread-6" 线程：pool-1-thread-15 格式化日期失败
线程：pool-1-thread-21 格式化日期失败
Exception in thread "pool-1-thread-23" 线程：pool-1-thread-16 格式化日期失败
线程：pool-1-thread-11 格式化日期失败
java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
线程：pool-1-thread-27 格式化日期失败
at java.lang.System.arraycopy(Native Method)
at java.lang.AbstractStringBuilder.append(AbstractStringBuilder.java:597)
at java.lang.StringBuffer.append(StringBuffer.java:367)
at java.text.DigitList.getLong(DigitList.java:191)线程：pool-1-thread-25 格式化日期失败
at java.text.DecimalFormat.parse(DecimalFormat.java:2084)
at java.text.SimpleDateFormat.subParse(SimpleDateFormat.java:1869)
at java.text.SimpleDateFormat.parse(SimpleDateFormat.java:1514)
线程：pool-1-thread-14 格式化日期失败
at java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:364)
at io.binghe.concurrent.lab06.SimpleDateFormatTest01.lambda$main$0(SimpleDateFormatTest01.java:47)
线程：pool-1-thread-13 格式化日期失败 at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
java.lang.NumberFormatException: For input string: ""
at java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:65)
线程：pool-1-thread-20 格式化日期失败 at java.lang.Long.parseLong(Long.java:601)
at java.lang.Long.parseLong(Long.java:631)
at java.text.DigitList.getLong(DigitList.java:195)
at java.text.DecimalFormat.parse(DecimalFormat.java:2084)
at java.text.SimpleDateFormat.subParse(SimpleDateFormat.java:2162)
at java.text.SimpleDateFormat.parse(SimpleDateFormat.java:1514)
at java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:364)
at io.binghe.concurrent.lab06.SimpleDateFormatTest01.lambda$main$0(SimpleDateFormatTest01.java:47)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
java.lang.NumberFormatException: For input string: ""
at java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:65)
at java.lang.Long.parseLong(Long.java:601)
at java.lang.Long.parseLong(Long.java:631)
at java.text.DigitList.getLong(DigitList.java:195)
at java.text.DecimalFormat.parse(DecimalFormat.java:2084)
at java.text.SimpleDateFormat.subParse(SimpleDateFormat.java:1869)
at java.text.SimpleDateFormat.parse(SimpleDateFormat.java:1514)
at java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:364)
Process finished with exit code 1
说明，在高并发下使用SimpleDateFormat类格式化日期时抛出了异常，SimpleDateFormat类不是线程安全的！！！
接下来，我们就看下，SimpleDateFormat类为何不是线程安全的。
SimpleDateFormat类为何不是线程安全的
通过上面的示例程序我们得知，在高并发环境下SimpleDateFormat类会抛出异常，导致其在高并发环境下不能良好的发挥作用。那么，SimpleDateFormat类为何不是线程安全的呢？
这里，我们就看下源码来进一步了解下。通过如下一行代码进入到DateFormat类的源码中。
simpleDateFormat.parse("2020-01-01");
打开DateFormat类的parse(String)方法，如下所示。
public Date parse(String source) throws ParseException{
ParsePosition pos = new ParsePosition(0);
Date result = parse(source, pos);
if (pos.index == 0)
throw new ParseException("Unparseable date: \"" + source + "\"" ,
pos.errorIndex);
return result;
}
可以看到，在DateFormat类的当前parse(String)方法中，再次调用parse(String, ParsePosition)方法来格式化日期，继续查看parse(String, ParsePosition)方法，如下所示。
public abstract Date parse(String source, ParsePosition pos);
发现parse(String, ParsePosition)方法在DateFormat类中是一个抽象类，具体由子类实现。此时，我们查看此方法的实现，发现此方法正是在SimpleDateFormat类中实现的，如下所示。
@Override
public Date parse(String text, ParsePosition pos){
checkNegativeNumberExpression();
int start = pos.index;
int oldStart = start;
int textLength = text.length();
boolean[] ambiguousYear = {false};
CalendarBuilder calb = new CalendarBuilder();
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:
if (start >= textLength || text.charAt(start) != (char)count) {
//严重破坏了线程的安全性
pos.index = oldStart;
//严重破坏了线程的安全性
pos.errorIndex = start;
return null;
}
start++;
break;
case TAG_QUOTE_CHARS:
while (count-- > 0) {
if (start >= textLength || text.charAt(start) != compiledPattern[i++]) {
//严重破坏了线程的安全性
pos.index = oldStart;
//严重破坏了线程的安全性
pos.errorIndex = start;
return null;
}
start++;
}
break;
default:
boolean obeyCount = false;
boolean useFollowingMinusSignAsDelimiter = false;
if (i < compiledPattern.length) {
int nextTag = compiledPattern[i] >>> 8;
if (!(nextTag == TAG_QUOTE_ASCII_CHAR ||
nextTag == TAG_QUOTE_CHARS)) {
obeyCount = true;
}
if (hasFollowingMinusSign &&
(nextTag == TAG_QUOTE_ASCII_CHAR ||
nextTag == TAG_QUOTE_CHARS)) {
int c;
if (nextTag == TAG_QUOTE_ASCII_CHAR) {
c = compiledPattern[i] & 0xff;
} else {
c = compiledPattern[i+1];
}
if (c == minusSign) {
useFollowingMinusSignAsDelimiter = true;
}
}
}
start = subParse(text, start, tag, count, obeyCount,
ambiguousYear, pos,
useFollowingMinusSignAsDelimiter, calb);
if (start < 0) {
//严重破坏了线程的安全性
pos.index = oldStart;
return null;
}
}
}
//严重破坏了线程的安全性
pos.index = start;
Date parsedDate;
try {
parsedDate = calb.establish(calendar).getTime();
if (ambiguousYear[0]) {
if (parsedDate.before(defaultCenturyStart)) {
parsedDate = calb.addYear(100).establish(calendar).getTime();
}
}
}
catch (IllegalArgumentException e) {
//严重破坏了线程的安全性
pos.errorIndex = start;
////严重破坏了线程的安全性
pos.index = oldStart;
return null;
}
return parsedDate;
}
通过对SimpleDateFormat类中的parse(String, ParsePosition)方法的分析可以得知，parse(String, ParsePosition)方法中存在几处为ParsePosition类中的索引赋值的操作。
一旦将SimpleDateFormat类定义成全局的静态变量，那么SimpleDateFormat类在多个线程间是共享的，这就导致ParsePosition类在多个线程间共享。在高并发场景下，一个线程对ParsePosition类中的索引进行修改，势必会影响到其他线程对ParsePosition类中索引的读操作。这就造成了线程的安全问题。
那么，得知了SimpleDateFormat类不是线程安全的，以及造成SimpleDateFormat类不是线程安全的原因，那么如何解决这个问题呢？接下来，我们就一起探讨下如何解决SimpleDateFormat类在高并发场景下的线程安全问题。
解决SimpleDateFormat类的线程安全问题
解决SimpleDateFormat类在高并发场景下的线程安全问题可以有多种方式，这里，就列举几个常用的方式供参考，大家也可以在评论区给出更多的解决方案。
1.局部变量法
最简单的一种方式就是将SimpleDateFormat类对象定义成局部变量，如下所示的代码，将SimpleDateFormat类对象定义在parse(String)方法的上面，即可解决问题。
package io.binghe.concurrent.lab06;
import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
/**
* @author binghe
* @version 1.0.0
* @description 局部变量法解决SimpleDateFormat类的线程安全问题
*/
public class SimpleDateFormatTest02 {
//执行总次数
private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
//同时运行的线程数量
private static final int THREAD_COUNT = 20;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Semaphore semaphore = new Semaphore(THREAD_COUNT);
final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(EXECUTE_COUNT);
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < EXECUTE_COUNT; i++){
executorService.execute(() -> {
try {
semaphore.acquire();
try {
SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
simpleDateFormat.parse("2020-01-01");
} catch (ParseException e) {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失败");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}catch (NumberFormatException e){
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失败");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("信号量发生错误");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
countDownLatch.countDown();
});
}
countDownLatch.await();
executorService.shutdown();
System.out.println("所有线程格式化日期成功");
}
}
此时运行修改后的程序，输出结果如下所示。
所有线程格式化日期成功
至于在高并发场景下使用局部变量为何能解决线程的安全问题，会在【JVM专题】的JVM内存模式相关内容中深入剖析，这里不做过多的介绍了。
当然，这种方式在高并发下会创建大量的SimpleDateFormat类对象，影响程序的性能，所以，这种方式在实际生产环境不太被推荐。
2.synchronized锁方式
将SimpleDateFormat类对象定义成全局静态变量，此时所有线程共享SimpleDateFormat类对象，此时在调用格式化时间的方法时，对SimpleDateFormat对象进行同步即可，代码如下所示。
package io.binghe.concurrent.lab06;
import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
/**
* @author binghe
* @version 1.0.0
* @description 通过Synchronized锁解决SimpleDateFormat类的线程安全问题
*/
public class SimpleDateFormatTest03 {
//执行总次数
private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
//同时运行的线程数量
private static final int THREAD_COUNT = 20;
//SimpleDateFormat对象
private static SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Semaphore semaphore = new Semaphore(THREAD_COUNT);
final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(EXECUTE_COUNT);
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < EXECUTE_COUNT; i++){
executorService.execute(() -> {
try {
semaphore.acquire();
try {
synchronized (simpleDateFormat){
simpleDateFormat.parse("2020-01-01");
}
} catch (ParseException e) {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失败");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}catch (NumberFormatException e){
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失败");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("信号量发生错误");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
countDownLatch.countDown();
});
}
countDownLatch.await();
executorService.shutdown();
System.out.println("所有线程格式化日期成功");
}
}
此时，解决问题的关键代码如下所示。
synchronized (simpleDateFormat){
simpleDateFormat.parse("2020-01-01");
}
运行程序，输出结果如下所示。
所有线程格式化日期成功
需要注意的是，虽然这种方式能够解决SimpleDateFormat类的线程安全问题，但是由于在程序的执行过程中，为SimpleDateFormat类对象加上了synchronized锁，导致同一时刻只能有一个线程执行parse(String)方法。此时，会影响程序的执行性能，在要求高并发的生产环境下，此种方式也是不太推荐使用的。
3.Lock锁方式
Lock锁方式与synchronized锁方式实现原理相同，都是在高并发下通过JVM的锁机制来保证程序的线程安全。通过Lock锁方式解决问题的代码如下所示。
package io.binghe.concurrent.lab06;
import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* @author binghe
* @version 1.0.0
* @description 通过Lock锁解决SimpleDateFormat类的线程安全问题
*/
public class SimpleDateFormatTest04 {
//执行总次数
private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
//同时运行的线程数量
private static final int THREAD_COUNT = 20;
//SimpleDateFormat对象
private static SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
//Lock对象
private static Lock lock = new ReentrantLock();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Semaphore semaphore = new Semaphore(THREAD_COUNT);
final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(EXECUTE_COUNT);
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < EXECUTE_COUNT; i++){
executorService.execute(() -> {
try {
semaphore.acquire();
try {
lock.lock();
simpleDateFormat.parse("2020-01-01");
} catch (ParseException e) {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失败");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}catch (NumberFormatException e){
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失败");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}finally {
lock.unlock();
}
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("信号量发生错误");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
countDownLatch.countDown();
});
}
countDownLatch.await();
executorService.shutdown();
System.out.println("所有线程格式化日期成功");
}
}
通过代码可以得知，首先，定义了一个Lock类型的全局静态变量作为加锁和释放锁的句柄。然后在simpleDateFormat.parse(String)代码之前通过lock.lock()加锁。这里需要注意的一点是：为防止程序抛出异常而导致锁不能被释放，一定要将释放锁的操作放到finally代码块中，如下所示。
finally {
lock.unlock();
}
运行程序，输出结果如下所示。
所有线程格式化日期成功
此种方式同样会影响高并发场景下的性能，不太建议在高并发的生产环境使用。
4.ThreadLocal方式
使用ThreadLocal存储每个线程拥有的SimpleDateFormat对象的副本，能够有效的避免多线程造成的线程安全问题，使用ThreadLocal解决线程安全问题的代码如下所示。
package io.binghe.concurrent.lab06;
import java.text.DateFormat;
import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
/**
* @author binghe
* @version 1.0.0
* @description 通过ThreadLocal解决SimpleDateFormat类的线程安全问题
*/
public class SimpleDateFormatTest05 {
//执行总次数
private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
//同时运行的线程数量
private static final int THREAD_COUNT = 20;
private static ThreadLocal<DateFormat> threadLocal = new ThreadLocal<DateFormat>(){
@Override
protected DateFormat initialValue() {
return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
}
};
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Semaphore semaphore = new Semaphore(THREAD_COUNT);
final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(EXECUTE_COUNT);
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < EXECUTE_COUNT; i++){
executorService.execute(() -> {
try {
semaphore.acquire();
try {
threadLocal.get().parse("2020-01-01");
} catch (ParseException e) {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失败");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}catch (NumberFormatException e){
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失败");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("信号量发生错误");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
countDownLatch.countDown();
});
}
countDownLatch.await();
executorService.shutdown();
System.out.println("所有线程格式化日期成功");
}
}
通过代码可以得知，将每个线程使用的SimpleDateFormat副本保存在ThreadLocal中，各个线程在使用时互不干扰，从而解决了线程安全问题。
运行程序，输出结果如下所示。
所有线程格式化日期成功
此种方式运行效率比较高，推荐在高并发业务场景的生产环境使用。
另外，使用ThreadLocal也可以写成如下形式的代码，效果是一样的。
package io.binghe.concurrent.lab06;
import java.text.DateFormat;
import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
/**
* @author binghe
* @version 1.0.0
* @description 通过ThreadLocal解决SimpleDateFormat类的线程安全问题
*/
public class SimpleDateFormatTest06 {
//执行总次数
private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
//同时运行的线程数量
private static final int THREAD_COUNT = 20;
private static ThreadLocal<DateFormat> threadLocal = new ThreadLocal<DateFormat>();
private static DateFormat getDateFormat(){
DateFormat dateFormat = threadLocal.get();
if(dateFormat == null){
dateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
threadLocal.set(dateFormat);
}
return dateFormat;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Semaphore semaphore = new Semaphore(THREAD_COUNT);
final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(EXECUTE_COUNT);
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < EXECUTE_COUNT; i++){
executorService.execute(() -> {
try {
semaphore.acquire();
try {
getDateFormat().parse("2020-01-01");
} catch (ParseException e) {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失败");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}catch (NumberFormatException e){
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失败");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("信号量发生错误");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
countDownLatch.countDown();
});
}
countDownLatch.await();
executorService.shutdown();
System.out.println("所有线程格式化日期成功");
}
}
5.DateTimeFormatter方式
DateTimeFormatter是Java8提供的新的日期时间API中的类，DateTimeFormatter类是线程安全的，可以在高并发场景下直接使用DateTimeFormatter类来处理日期的格式化操作。代码如下所示。
package io.binghe.concurrent.lab06;
import java.time.LocalDate;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
/**
* @author binghe
* @version 1.0.0
* @description 通过DateTimeFormatter类解决线程安全问题
*/
public class SimpleDateFormatTest07 {
//执行总次数
private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
//同时运行的线程数量
private static final int THREAD_COUNT = 20;
private static DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd");
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Semaphore semaphore = new Semaphore(THREAD_COUNT);
final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(EXECUTE_COUNT);
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < EXECUTE_COUNT; i++){
executorService.execute(() -> {
try {
semaphore.acquire();
try {
LocalDate.parse("2020-01-01", formatter);
}catch (Exception e){
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失败");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("信号量发生错误");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
countDownLatch.countDown();
});
}
countDownLatch.await();
executorService.shutdown();
System.out.println("所有线程格式化日期成功");
}
}
可以看到，DateTimeFormatter类是线程安全的，可以在高并发场景下直接使用DateTimeFormatter类来处理日期的格式化操作。
运行程序，输出结果如下所示。
所有线程格式化日期成功
使用DateTimeFormatter类来处理日期的格式化操作运行效率比较高，推荐在高并发业务场景的生产环境使用。
6.joda-time方式
joda-time是第三方处理日期时间格式化的类库，是线程安全的。如果使用joda-time来处理日期和时间的格式化，则需要引入第三方类库。这里，以Maven为例，如下所示引入joda-time库。
<dependency>
<groupId>joda-time</groupId>
<artifactId>joda-time</artifactId>
<version>2.9.9</version>
</dependency>
引入joda-time库后，实现的程序代码如下所示。
package io.binghe.concurrent.lab06;
import org.joda.time.DateTime;
import org.joda.time.format.DateTimeFormat;
import org.joda.time.format.DateTimeFormatter;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
/**
* @author binghe
* @version 1.0.0
* @description 通过DateTimeFormatter类解决线程安全问题
*/
public class SimpleDateFormatTest08 {
//执行总次数
private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
//同时运行的线程数量
private static final int THREAD_COUNT = 20;
private static DateTimeFormatter dateTimeFormatter = DateTimeFormat.forPattern("yyyy-MM-dd");
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Semaphore semaphore = new Semaphore(THREAD_COUNT);
final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(EXECUTE_COUNT);
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < EXECUTE_COUNT; i++){
executorService.execute(() -> {
try {
semaphore.acquire();
try {
DateTime.parse("2020-01-01", dateTimeFormatter).toDate();
}catch (Exception e){
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失败");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("信号量发生错误");
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
countDownLatch.countDown();
});
}
countDownLatch.await();
executorService.shutdown();
System.out.println("所有线程格式化日期成功");
}
}
这里，需要注意的是：DateTime类是org.joda.time包下的类，DateTimeFormat类和DateTimeFormatter类都是org.joda.time.format包下的类，如下所示。
import org.joda.time.DateTime;
import org.joda.time.format.DateTimeFormat;
import org.joda.time.format.DateTimeFormatter;
运行程序，输出结果如下所示。
所有线程格式化日期成功
使用joda-time库来处理日期的格式化操作运行效率比较高，推荐在高并发业务场景的生产环境使用。
解决SimpleDateFormat类的线程安全问题的几种方案总结
综上所示：在解决SimpleDateFormat类的线程安全问题的几种方案中，局部变量法由于线程每次执行格式化时间时，都会创建SimpleDateFormat类的对象，这会导致创建大量的SimpleDateFormat对象，浪费运行空间和消耗服务器的性能，因为JVM创建和销毁对象是要耗费性能的。所以，不推荐在高并发要求的生产环境使用。
synchronized锁方式和Lock锁方式在处理问题的本质上是一致的，通过加锁的方式，使同一时刻只能有一个线程执行格式化日期和时间的操作。这种方式虽然减少了SimpleDateFormat对象的创建，但是由于同步锁的存在，导致性能下降，所以，不推荐在高并发要求的生产环境使用。
ThreadLocal通过保存各个线程的SimpleDateFormat类对象的副本，使每个线程在运行时，各自使用自身绑定的SimpleDateFormat对象，互不干扰，执行性能比较高，推荐在高并发的生产环境使用。
DateTimeFormatter是Java 8中提供的处理日期和时间的类，DateTimeFormatter类本身就是线程安全的，经压测，DateTimeFormatter类处理日期和时间的性能效果还不错（后文单独写一篇关于高并发下性能压测的文章）。所以，推荐在高并发场景下的生产环境使用。
joda-time是第三方处理日期和时间的类库，线程安全，性能经过高并发的考验，推荐在高并发场景下的生产环境使用。