最近看到一篇文章提到了SimpleDateFormat这个类。说这个类在单线程程序中没问题，但是在多线程环境下会线程安全的问题。

出于兴趣对这个问题进行了查证。网上有很多关于这个问题的文章，也解析了其中的原因。主要原因是因为SimpleDateFormat转换日期是通过Calendar对象来操作的，SimpleDateFormat继承DateFormat类，DateFormat类中维护一个Calendar对象，当多个线程同时操作这个对象时就会出现问题。

那么解决的办法呢？。有以下几种

1.在使用SimpleDateFormat时候尽量不要共享，每次使用的时候都创建一个新的对象

2.使用ThreadLocal来包装一下formater对象

        ThreadLocal<SimpleDateFormat> local = new ThreadLocal<>();SimpleDateFormat sdf =  local.get();

3.使用LocalDateTime这个类来进行日期转换和处理（推荐）

针对第三种方法，重点介绍一下这个类。

这个类诶是java8推出的一个日期处理的工具类，在Time包下。

主要有三个类LocalDate，LocalTime，LocalDateTime。第一个是针对年月日，第二个针对时分秒，第三个是年月日加时分秒

这里以LocalDateTime为例，列举一些方法

        //获取当前时间LocalDateTime ldt = LocalDateTime.now();//给定年月日时分秒获取时间LocalDateTime ldt2 = LocalDateTime.of(2019, 1, 1, 1, 1, 1);//给定年月日时分秒毫秒获取时间LocalDateTime ldt3 = LocalDateTime.of(2019, 1, 1, 1, 1, 1, 1);//给时间字符串获取时间LocalDateTime ldt4 = LocalDateTime.parse("2019-01-10T17:07:05");//获取LocalDateTime对象当月的第一天LocalDateTime firstDayOfThisMonth = ldt4.with(TemporalAdjusters.firstDayOfMonth());//获取LocalDateTime对象当月的第二天LocalDateTime secondDayOfThisMonth = ldt4.withDayOfMonth(2);//获取LocalDateTime对象当月的最后一天LocalDateTime lastDayOfThisMonth = ldt4.with(TemporalAdjusters.lastDayOfMonth());//获取LocalDateTime对象的后一天LocalDateTime newtDay = ldt4.plusDays(1);//获取LocalDateTime对象的当月第一个周一LocalDateTime firstMondayOfDay = ldt4.with(TemporalAdjusters.firstInMonth(DayOfWeek.MONDAY));//获取LocalDateTime对象的年，月，日int year = ldt4.getYear();int month = ldt4.getMonthValue();int day = ldt4.getDayOfMonth();//前一天LocalDate l2 = ld.minusDays(1);//后一天LocalDate l3 = ld.plusDays(1);

这些是一些经常用到的方法，还有很多方法没有列出，感兴趣的可以去查找一个官方api。

SimpleDateFormat安全的时间格式化

SimpleDateFormat是 Java 中一个非常常用的类，该类用来对日期字符串进行解析和格式化输出，但如果使用不小心会导致非常微妙和难以调试的问题，因为 DateFormat 和 SimpleDateFormat 类不都是线程安全的，在多线程环境下调用 format() 和 parse() 方法应该使用同步代码来避免问题。下面我们通过一个具体的场景来一步步的深入学习和理解SimpleDateFormat类。

一.引子

我们都是优秀的程序员，我们都知道在程序中我们应当尽量少的创建SimpleDateFormat 实例，因为创建这么一个实例需要耗费很大的代价。在一个读取数据库数据导出到excel文件的例子当中，每次处理一个时间信息的时候，就需要创建一个SimpleDateFormat实例对象，然后再丢弃这个对象。大量的对象就这样被创建出来，占用大量的内存和 jvm空间。代码如下：

package com.peidasoft.dateformat;import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;public class DateUtil {public static  String formatDate(Date date)throws ParseException{SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");return sdf.format(date);}public static Date parse(String strDate) throws ParseException{SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");return sdf.parse(strDate);}
}

你也许会说，OK，那我就创建一个静态的simpleDateFormat实例，然后放到一个DateUtil类（如下）中，在使用时直接使用这个实例进行操作，这样问题就解决了。改进后的代码如下：

package com.peidasoft.dateformat;import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;public class DateUtil {private static final  SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");public static  String formatDate(Date date)throws ParseException{return sdf.format(date);}public static Date parse(String strDate) throws ParseException{return sdf.parse(strDate);}
}

当然，这个方法的确很不错，在大部分的时间里面都会工作得很好。但当你在生产环境中使用一段时间之后，你就会发现这么一个事实：它不是线程安全的。在正常的测试情况之下，都没有问题，但一旦在生产环境中一定负载情况下时，这个问题就出来了。他会出现各种不同的情况，比如转化的时间不正确，比如报错，比如线程被挂死等等。我们看下面的测试用例，那事实说话：

package com.peidasoft.dateformat;import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;public class DateUtil {private static final  SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");public static  String formatDate(Date date)throws ParseException{return sdf.format(date);}public static Date parse(String strDate) throws ParseException{return sdf.parse(strDate);}
}

package com.peidasoft.dateformat;import java.text.ParseException;
import java.util.Date;public class DateUtilTest {public static class TestSimpleDateFormatThreadSafe extends Thread {@Overridepublic void run() {while(true) {try {this.join(2000);} catch (InterruptedException e1) {e1.printStackTrace();}try {System.out.println(this.getName()+":"+DateUtil.parse("2013-05-24 06:02:20"));} catch (ParseException e) {e.printStackTrace();}}}    }public static void main(String[] args) {for(int i = 0; i < 3; i++){new TestSimpleDateFormatThreadSafe().start();}}
}

执行输出如下：

Exception in thread "Thread-1" java.lang.NumberFormatException: multiple pointsat sun.misc.FloatingDecimal.readJavaFormatString(FloatingDecimal.java:1082)at java.lang.Double.parseDouble(Double.java:510)at java.text.DigitList.getDouble(DigitList.java:151)at java.text.DecimalFormat.parse(DecimalFormat.java:1302)at java.text.SimpleDateFormat.subParse(SimpleDateFormat.java:1589)at java.text.SimpleDateFormat.parse(SimpleDateFormat.java:1311)at java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:335)at com.peidasoft.orm.dateformat.DateNoStaticUtil.parse(DateNoStaticUtil.java:17)at com.peidasoft.orm.dateformat.DateUtilTest$TestSimpleDateFormatThreadSafe.run(DateUtilTest.java:20)
Exception in thread "Thread-0" java.lang.NumberFormatException: multiple pointsat sun.misc.FloatingDecimal.readJavaFormatString(FloatingDecimal.java:1082)at java.lang.Double.parseDouble(Double.java:510)at java.text.DigitList.getDouble(DigitList.java:151)at java.text.DecimalFormat.parse(DecimalFormat.java:1302)at java.text.SimpleDateFormat.subParse(SimpleDateFormat.java:1589)at java.text.SimpleDateFormat.parse(SimpleDateFormat.java:1311)at java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:335)at com.peidasoft.orm.dateformat.DateNoStaticUtil.parse(DateNoStaticUtil.java:17)at com.peidasoft.orm.dateformat.DateUtilTest$TestSimpleDateFormatThreadSafe.run(DateUtilTest.java:20)
Thread-2:Mon May 24 06:02:20 CST 2022
Thread-2:Fri May 24 06:02:20 CST 2013
Thread-2:Fri May 24 06:02:20 CST 2013
Thread-2:Fri May 24 06:02:20 CST 2013

说明：Thread-1和Thread-0报java.lang.NumberFormatException: multiple points错误，直接挂死，没起来；Thread-2 虽然没有挂死，但输出的时间是有错误的，比如我们输入的时间是：2013-05-24 06:02:20 ，当会输出：Mon May 24 06:02:20 CST 2022 这样的灵异事件。

二.原因

作为一个专业程序员，我们当然都知道，相比于共享一个变量的开销要比每次创建一个新变量要小很多。上面的优化过的静态的SimpleDateFormat版，之所在并发情况下回出现各种灵异错误，是因为SimpleDateFormat和DateFormat类不是线程安全的。我们之所以忽视线程安全的问题，是因为从SimpleDateFormat和DateFormat类提供给我们的接口上来看，实在让人看不出它与线程安全有何相干。只是在JDK文档的最下面有如下说明：

SimpleDateFormat中的日期格式不是同步的。推荐（建议）为每个线程创建独立的格式实例。如果多个线程同时访问一个格式，则它必须保持外部同步。

JDK原始文档如下：
　　Synchronization：
　　Date formats are not synchronized.
　　It is recommended to create separate format instances for each thread.
　　If multiple threads access a format concurrently, it must be synchronized externally.

下面我们通过看JDK源码来看看为什么SimpleDateFormat和DateFormat类不是线程安全的真正原因：

SimpleDateFormat继承了DateFormat,在DateFormat中定义了一个protected属性的 Calendar类的对象：calendar。只是因为Calendar累的概念复杂，牵扯到时区与本地化等等，Jdk的实现中使用了成员变量来传递参数，这就造成在多线程的时候会出现错误。

在format方法里，有这样一段代码：

 private StringBuffer format(Date date, StringBuffer toAppendTo,FieldDelegate delegate) {// Convert input date to time field listcalendar.setTime(date);boolean useDateFormatSymbols = useDateFormatSymbols();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:toAppendTo.append((char)count);break;case TAG_QUOTE_CHARS:toAppendTo.append(compiledPattern, i, count);i += count;break;default:subFormat(tag, count, delegate, toAppendTo, useDateFormatSymbols);break;}}return toAppendTo;}

calendar.setTime(date)这条语句改变了calendar，稍后，calendar还会用到（在subFormat方法里），而这就是引发问题的根源。想象一下，在一个多线程环境下，有两个线程持有了同一个SimpleDateFormat的实例，分别调用format方法：
　　线程1调用format方法，改变了calendar这个字段。
　　中断来了。
　　线程2开始执行，它也改变了calendar。
　　又中断了。
　　线程1回来了，此时，calendar已然不是它所设的值，而是走上了线程2设计的道路。如果多个线程同时争抢calendar对象，则会出现各种问题，时间不对，线程挂死等等。
　　分析一下format的实现，我们不难发现，用到成员变量calendar，唯一的好处，就是在调用subFormat时，少了一个参数，却带来了这许多的问题。其实，只要在这里用一个局部变量，一路传递下去，所有问题都将迎刃而解。
　　这个问题背后隐藏着一个更为重要的问题–无状态：无状态方法的好处之一，就是它在各种环境下，都可以安全的调用。衡量一个方法是否是有状态的，就看它是否改动了其它的东西，比如全局变量，比如实例的字段。format方法在运行过程中改动了SimpleDateFormat的calendar字段，所以，它是有状态的。

这也同时提醒我们在开发和设计系统的时候注意下一下三点:

1.自己写公用类的时候，要对多线程调用情况下的后果在注释里进行明确说明

2.对线程环境下，对每一个共享的可变变量都要注意其线程安全性

3.我们的类和方法在做设计的时候，要尽量设计成无状态的

三.解决办法

1.需要的时候创建新实例：

package com.peidasoft.dateformat;import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;public class DateUtil {public static  String formatDate(Date date)throws ParseException{SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");return sdf.format(date);}public static Date parse(String strDate) throws ParseException{SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");return sdf.parse(strDate);}
}

说明：在需要用到SimpleDateFormat 的地方新建一个实例，不管什么时候，将有线程安全问题的对象由共享变为局部私有都能避免多线程问题，不过也加重了创建对象的负担。在一般情况下，这样其实对性能影响比不是很明显的。

2.使用同步：同步SimpleDateFormat对象

package com.peidasoft.dateformat;import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;public class DateSyncUtil {private static SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");public static String formatDate(Date date)throws ParseException{synchronized(sdf){return sdf.format(date);}  }public static Date parse(String strDate) throws ParseException{synchronized(sdf){return sdf.parse(strDate);}} 
}

**说明：当线程较多时，当一个线程调用该方法时，其他想要调用此方法的线程就要block，多线程并发量大的时候会对性能有一定的影响。
**

3.使用ThreadLocal：

package com.peidasoft.dateformat;import java.text.DateFormat;
import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;public class ConcurrentDateUtil {private static ThreadLocal<DateFormat> threadLocal = new ThreadLocal<DateFormat>() {@Overrideprotected DateFormat initialValue() {return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");}};public static Date parse(String dateStr) throws ParseException {return threadLocal.get().parse(dateStr);}public static String format(Date date) {return threadLocal.get().format(date);}
}

另外一种写法：

package com.peidasoft.dateformat;import java.text.DateFormat;
import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;public class ThreadLocalDateUtil {private static final String date_format = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss";private static ThreadLocal<DateFormat> threadLocal = new ThreadLocal<DateFormat>();  public static DateFormat getDateFormat()   {  DateFormat df = threadLocal.get();  if(df==null){  df = new SimpleDateFormat(date_format);  threadLocal.set(df);  }  return df;  }  public static String formatDate(Date date) throws ParseException {return getDateFormat().format(date);}public static Date parse(String strDate) throws ParseException {return getDateFormat().parse(strDate);}   
}