本文分享自华为云社区《【高并发】更正SimpleDateFormat类线程不安全问题分析的错误》，作者： 冰 河 。
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"); }}
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此时运行修改后的程序，输出结果如下所示。
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"); }}
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此时，解决问题的关键代码如下所示。
synchronized (simpleDateFormat){simpleDateFormat.parse("2020-01-01");}
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运行程序，输出结果如下所示。
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"); }}
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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。
运行程序，输出结果如下所示。
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"); }}
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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。
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"); }}
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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"); }}
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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。
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>
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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"); }}
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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;
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运行程序，输出结果如下所示。
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方案总结
综上所示：在解决解决 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。
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