Simple Date Format類到底為啥不是執行緒安全的？-有解無憂

摘要：我們就一起看下在高并發下Simple Date Format類為何會出現安全問題，以及如何解決Simple Date Format類的安全問題，

本文分享自華為云社區《【高并發】SimpleDateFormat類到底為啥不是執行緒安全的？》，作者：冰河，

首先問下大家：你使用的Simple Date Format類還安全嗎？為什么說Simple Date Format 類不是執行緒安全的？帶著問題從本文中尋求答案，

提起Simple Date Format 類，想必做過Java開發的童鞋都不會感到陌生，沒錯，它就是Java中提供的日期時間的轉化類，這里，為什么說Simple Date Format 類有執行緒安全問題呢？有些小伙伴可能會提出疑問：我們生產環境上一直在使用Simple Date Format 類來決議和格式化日期和時間型別的資料，一直都沒有問題啊！我的回答是：沒錯，那是因為你們的系統達不到Simple Date Format 類出現問題的并發量，也就是說你們的系統沒啥負載！

接下來，我們就一起看下在高并發下Simple Date Format 類為何會出現安全問題，以及如何解決 Simple Date Format 類的安全問題，

重現 Simple Date Format類的執行緒安全問題

為了重現Simple Date Format類的執行緒安全問題，一種比較簡單的方式就是使用執行緒池結合Java并發包中的Count Down Latch類和Semaphore類來重現執行緒安全問題，

有關Count Down Latch 類和Semaphore類的具體用法和底層原理與原始碼決議在【高并發專題】后文會深度分析，這里，大家只需要知道 Count Down Latch 類可以使一個執行緒等待其他執行緒各自執行完畢后再執行，而Semaphore類可以理解為一個計數信號量，必須由獲取它的執行緒釋放，經常用來限制訪問某些資源的執行緒數量，例如限流等，

好了，先來看下重現Simple Date Format 類的執行緒安全問題的代碼，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 測驗SimpleDateFormat的執行緒不安全問題
 */
public class SimpleDateFormatTest01 {
 //執行總次數
 private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
 //同時運行的執行緒數量
 private static final int THREAD_COUNT = 20;
 //SimpleDateFormat物件
 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("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }catch (NumberFormatException e){
 System.out.println("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }
 semaphore.release();
 } catch (InterruptedException e) {
 System.out.println("信號量發生錯誤");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }
 countDownLatch.countDown();
 });
 }
 countDownLatch.await();
 executorService.shutdown();
 System.out.println("所有執行緒格式化日期成功");
 }
}

可以看到，在SimpleDateFormatTest01類中，首先定義了兩個常量，一個是程式執行的總次數，一個是同時運行的執行緒數量，程式中結合執行緒池和Count Down Latch類與Semaphore類來模擬高并發的業務場景，其中，有關日期轉化的代碼只有如下一行，

simpleDateFormat.parse("2020-01-01");

當程式捕獲到例外時，列印相關的資訊，并退出整個程式的運行，當程式正確運行后，會列印“所有執行緒格式化日期成功”，

運行程式輸出的結果資訊如下所示，

Exception in thread "pool-1-thread-4" Exception in thread "pool-1-thread-1" Exception in thread "pool-1-thread-2" 執行緒：pool-1-thread-7 格式化日期失敗
執行緒：pool-1-thread-9 格式化日期失敗
執行緒：pool-1-thread-10 格式化日期失敗
Exception in thread "pool-1-thread-3" Exception in thread "pool-1-thread-5" Exception in thread "pool-1-thread-6" 執行緒：pool-1-thread-15 格式化日期失敗
執行緒：pool-1-thread-21 格式化日期失敗
Exception in thread "pool-1-thread-23" 執行緒：pool-1-thread-16 格式化日期失敗
執行緒：pool-1-thread-11 格式化日期失敗
java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
執行緒：pool-1-thread-27 格式化日期失敗
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)執行緒：pool-1-thread-25 格式化日期失敗
at java.text.DecimalFormat.parse(DecimalFormat.java:2084)
at java.text.SimpleDateFormat.subParse(SimpleDateFormat.java:1869)
at java.text.SimpleDateFormat.parse(SimpleDateFormat.java:1514)
執行緒：pool-1-thread-14 格式化日期失敗
at java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:364)
at io.binghe.concurrent.lab06.SimpleDateFormatTest01.lambda$main$0(SimpleDateFormatTest01.java:47)
執行緒：pool-1-thread-13 格式化日期失敗at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$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)
執行緒：pool-1-thread-20 格式化日期失敗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

說明，在高并發下使用Simple Date Format 類格式化日期時拋出了例外，Simple Date Forma t類不是執行緒安全的！！！

接下來，我們就看下，Simple Date Format 類為何不是執行緒安全的，

Simple Date Format 類為何不是執行緒安全的？

那么，接下來，我們就一起來看看真正引起Simple Date Format類執行緒不安全的根本原因，

通過查看Simple Date Format類的原始碼，我們得知：Simple Date Format是繼承自Date Format類，Date Format類中維護了一個全域的Calendar變數，如下所示，

/**
  * The {@link Calendar} instance used for calculating the date-time fields
  * and the instant of time. This field is used for both formatting and
  * parsing.
  *
  * <p>Subclasses should initialize this field to a {@link Calendar}
  * appropriate for the {@link Locale} associated with this
  * <code>DateFormat</code>.
  * @serial
  */
protected Calendar calendar;

從注釋可以看出，這個Calendar物件既用于格式化也用于決議日期時間，接下來，我們再查看parse()方法接近最后的部分，

@Override
public Date parse(String text, ParsePosition pos){
    ################此處省略N行代碼##################
 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();
 }
 }
 }
 // An IllegalArgumentException will be thrown by Calendar.getTime()
 // if any fields are out of range, e.g., MONTH == 17.
 catch (IllegalArgumentException e) {
 pos.errorIndex = start;
 pos.index = oldStart;
 return null;
 }
 return parsedDate;
}

可見，最后的回傳值是通過呼叫CalendarBuilder.establish()方法獲得的，而這個方法的引數正好就是前面的Calendar物件，

接下來，我們再來看看CalendarBuilder.establish()方法，如下所示，

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;
 }
 }
 }
 if (weekDate) {
 int weekOfYear = isSet(WEEK_OF_YEAR) ? field[MAX_FIELD + WEEK_OF_YEAR] : 1;
 int dayOfWeek = isSet(DAY_OF_WEEK) ?
 field[MAX_FIELD + DAY_OF_WEEK] : cal.getFirstDayOfWeek();
 if (!isValidDayOfWeek(dayOfWeek) && cal.isLenient()) {
 if (dayOfWeek >= 8) {
 dayOfWeek--;
 weekOfYear += dayOfWeek / 7;
 dayOfWeek = (dayOfWeek % 7) + 1;
 } else {
 while (dayOfWeek <= 0) {
 dayOfWeek += 7;
 weekOfYear--;
 }
 }
 dayOfWeek = toCalendarDayOfWeek(dayOfWeek);
 }
 cal.setWeekDate(field[MAX_FIELD + WEEK_YEAR], weekOfYear, dayOfWeek);
 }
 return cal;
}

在CalendarBuilder.establish()方法中先后呼叫了cal.clear()與cal.set()，也就是先清除cal物件中設定的值，再重新設定新的值，由于Calendar內部并沒有執行緒安全機制，并且這兩個操作也都不是原子性的，所以當多個執行緒同時操作一個SimpleDateFormat時就會引起cal的值混亂，類似地， format()方法也存在同樣的問題，

因此， SimpleDateFormat類不是執行緒安全的根本原因是：DateFormat類中的Calendar物件被多執行緒共享，而Calendar物件本身不支持執行緒安全，

那么，得知了SimpleDateFormat類不是執行緒安全的，以及造成SimpleDateFormat類不是執行緒安全的原因，那么如何解決這個問題呢？接下來，我們就一起探討下如何解決SimpleDateFormat類在高并發場景下的執行緒安全問題，

解決SimpleDateFormat類的執行緒安全問題

解決SimpleDateFormat類在高并發場景下的執行緒安全問題可以有多種方式，這里，就列舉幾個常用的方式供參考，大家也可以在評論區給出更多的解決方案，

1.區域變數法

最簡單的一種方式就是將SimpleDateFormat類物件定義成區域變數，如下所示的代碼，將SimpleDateFormat類物件定義在parse(String)方法的上面，即可解決問題，

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 區域變數法解決SimpleDateFormat類的執行緒安全問題
 */
public class SimpleDateFormatTest02 {
 //執行總次數
 private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
 //同時運行的執行緒數量
 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("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }catch (NumberFormatException e){
 System.out.println("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }
 semaphore.release();
 } catch (InterruptedException e) {
 System.out.println("信號量發生錯誤");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }
 countDownLatch.countDown();
 });
 }
 countDownLatch.await();
 executorService.shutdown();
 System.out.println("所有執行緒格式化日期成功");
 }
}

此時運行修改后的程式，輸出結果如下所示，

所有執行緒格式化日期成功

至于在高并發場景下使用區域變數為何能解決執行緒的安全問題，會在【JVM專題】的JVM記憶體模式相關內容中深入剖析，這里不做過多的介紹了，

當然，這種方式在高并發下會創建大量的SimpleDateFormat類物件，影響程式的性能，所以，這種方式在實際生產環境不太被推薦，

2.synchronized鎖方式

將SimpleDateFormat類物件定義成全域靜態變數，此時所有執行緒共享SimpleDateFormat類物件，此時在呼叫格式化時間的方法時，對SimpleDateFormat物件進行同步即可，代碼如下所示，

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 通過Synchronized鎖解決SimpleDateFormat類的執行緒安全問題
 */
public class SimpleDateFormatTest03 {
 //執行總次數
 private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
 //同時運行的執行緒數量
 private static final int THREAD_COUNT = 20;
 //SimpleDateFormat物件
 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("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }catch (NumberFormatException e){
 System.out.println("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }
 semaphore.release();
 } catch (InterruptedException e) {
 System.out.println("信號量發生錯誤");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }
 countDownLatch.countDown();
 });
 }
 countDownLatch.await();
 executorService.shutdown();
 System.out.println("所有執行緒格式化日期成功");
 }
}

此時，解決問題的關鍵代碼如下所示，

synchronized (simpleDateFormat){
simpleDateFormat.parse("2020-01-01");
}

運行程式，輸出結果如下所示，

所有執行緒格式化日期成功

需要注意的是，雖然這種方式能夠解決SimpleDateFormat類的執行緒安全問題，但是由于在程式的執行程序中，為SimpleDateFormat類物件加上了synchronized鎖，導致同一時刻只能有一個執行緒執行parse(String)方法，此時，會影響程式的執行性能，在要求高并發的生產環境下，此種方式也是不太推薦使用的，

3.Lock鎖方式

Lock鎖方式與synchronized鎖方式實作原理相同，都是在高并發下通過JVM的鎖機制來保證程式的執行緒安全，通過Lock鎖方式解決問題的代碼如下所示，

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 通過Lock鎖解決SimpleDateFormat類的執行緒安全問題
 */
public class SimpleDateFormatTest04 {
 //執行總次數
 private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
 //同時運行的執行緒數量
 private static final int THREAD_COUNT = 20;
 //SimpleDateFormat物件
 private static SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
 //Lock物件
 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("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }catch (NumberFormatException e){
 System.out.println("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }finally {
 lock.unlock();
 }
 semaphore.release();
 } catch (InterruptedException e) {
 System.out.println("信號量發生錯誤");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }
 countDownLatch.countDown();
 });
 }
 countDownLatch.await();
 executorService.shutdown();
 System.out.println("所有執行緒格式化日期成功");
 }
}

通過代碼可以得知，首先，定義了一個Lock型別的全域靜態變數作為加鎖和釋放鎖的句柄，然后在simpleDateFormat.parse(String)代碼之前通過lock.lock()加鎖，這里需要注意的一點是：為防止程式拋出例外而導致鎖不能被釋放，一定要將釋放鎖的操作放到finally代碼塊中，如下所示，

finally {
lock.unlock();
}

運行程式，輸出結果如下所示，

所有執行緒格式化日期成功

此種方式同樣會影響高并發場景下的性能，不太建議在高并發的生產環境使用，

4.ThreadLocal方式

使用ThreadLocal存盤每個執行緒擁有的SimpleDateFormat物件的副本，能夠有效的避免多執行緒造成的執行緒安全問題，使用ThreadLocal解決執行緒安全問題的代碼如下所示，

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 通過ThreadLocal解決SimpleDateFormat類的執行緒安全問題
 */
public class SimpleDateFormatTest05 {
 //執行總次數
 private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
 //同時運行的執行緒數量
 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("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }catch (NumberFormatException e){
 System.out.println("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }
 semaphore.release();
 } catch (InterruptedException e) {
 System.out.println("信號量發生錯誤");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }
 countDownLatch.countDown();
 });
 }
 countDownLatch.await();
 executorService.shutdown();
 System.out.println("所有執行緒格式化日期成功");
 }
}

通過代碼可以得知，將每個執行緒使用的SimpleDateFormat副本保存在ThreadLocal中，各個執行緒在使用時互不干擾，從而解決了執行緒安全問題，

運行程式，輸出結果如下所示，

所有執行緒格式化日期成功

此種方式運行效率比較高，推薦在高并發業務場景的生產環境使用，

另外，使用ThreadLocal也可以寫成如下形式的代碼，效果是一樣的，

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 通過ThreadLocal解決SimpleDateFormat類的執行緒安全問題
 */
public class SimpleDateFormatTest06 {
 //執行總次數
 private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
 //同時運行的執行緒數量
 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("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }catch (NumberFormatException e){
 System.out.println("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }
 semaphore.release();
 } catch (InterruptedException e) {
 System.out.println("信號量發生錯誤");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }
 countDownLatch.countDown();
 });
 }
 countDownLatch.await();
 executorService.shutdown();
 System.out.println("所有執行緒格式化日期成功");
 }
}

5.DateTimeFormatter方式

DateTimeFormatter是Java8提供的新的日期時間API中的類，DateTimeFormatter類是執行緒安全的，可以在高并發場景下直接使用DateTimeFormatter類來處理日期的格式化操作，代碼如下所示，

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 通過DateTimeFormatter類解決執行緒安全問題
 */
public class SimpleDateFormatTest07 {
 //執行總次數
 private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
 //同時運行的執行緒數量
 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("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }
 semaphore.release();
 } catch (InterruptedException e) {
 System.out.println("信號量發生錯誤");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }
 countDownLatch.countDown();
 });
 }
 countDownLatch.await();
 executorService.shutdown();
 System.out.println("所有執行緒格式化日期成功");
 }
}

可以看到，DateTimeFormatter類是執行緒安全的，可以在高并發場景下直接使用DateTimeFormatter類來處理日期的格式化操作，

運行程式，輸出結果如下所示，

所有執行緒格式化日期成功

使用DateTimeFormatter類來處理日期的格式化操作運行效率比較高，推薦在高并發業務場景的生產環境使用，

6.joda-time方式

joda-time是第三方處理日期時間格式化的類別庫，是執行緒安全的，如果使用joda-time來處理日期和時間的格式化，則需要引入第三方類別庫，這里，以Maven為例，如下所示引入joda-time庫，

<dependency>
<groupId>joda-time</groupId>
<artifactId>joda-time</artifactId>
<version>2.9.9</version>
</dependency>

引入joda-time庫后，實作的程式代碼如下所示，

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 通過DateTimeFormatter類解決執行緒安全問題
 */
public class SimpleDateFormatTest08 {
 //執行總次數
 private static final int EXECUTE_COUNT = 1000;
 //同時運行的執行緒數量
 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("執行緒：" + Thread.currentThread().getName() + " 格式化日期失敗");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }
 semaphore.release();
 } catch (InterruptedException e) {
 System.out.println("信號量發生錯誤");
 e.printStackTrace();
 System.exit(1);
 }
 countDownLatch.countDown();
 });
 }
 countDownLatch.await();
 executorService.shutdown();
 System.out.println("所有執行緒格式化日期成功");
 }
}

這里，需要注意的是：DateTime類是org.joda.time包下的類，DateTimeFormat類和DateTimeFormatter類都是org.joda.time.format包下的類，如下所示，

import org.joda.time.DateTime;
import org.joda.time.format.DateTimeFormat;
import org.joda.time.format.DateTimeFormatter;

運行程式，輸出結果如下所示，

所有執行緒格式化日期成功

使用joda-time庫來處理日期的格式化操作運行效率比較高，推薦在高并發業務場景的生產環境使用，

解決SimpleDateFormat類的執行緒安全問題的方案總結

綜上所示：在解決解決SimpleDateFormat類的執行緒安全問題的幾種方案中，區域變數法由于執行緒每次執行格式化時間時，都會創建SimpleDateFormat類的物件，這會導致創建大量的SimpleDateFormat物件，浪費運行空間和消耗服務器的性能，因為JVM創建和銷毀物件是要耗費性能的，所以，不推薦在高并發要求的生產環境使用，

synchronized鎖方式和Lock鎖方式在處理問題的本質上是一致的，通過加鎖的方式，使同一時刻只能有一個執行緒執行格式化日期和時間的操作，這種方式雖然減少了SimpleDateFormat物件的創建，但是由于同步鎖的存在，導致性能下降，所以，不推薦在高并發要求的生產環境使用，

ThreadLocal通過保存各個執行緒的SimpleDateFormat類物件的副本，使每個執行緒在運行時，各自使用自身系結的SimpleDateFormat物件，互不干擾，執行性能比較高，推薦在高并發的生產環境使用，

DateTimeFormatter是Java 8中提供的處理日期和時間的類，DateTimeFormatter類本身就是執行緒安全的，經壓測，DateTimeFormatter類處理日期和時間的性能效果還不錯（后文單獨寫一篇關于高并發下性能壓測的文章），所以，推薦在高并發場景下的生產環境使用，

joda-time是第三方處理日期和時間的類別庫，執行緒安全，性能經過高并發的考驗，推薦在高并發場景下的生產環境使用，

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標籤：Java

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