SimpleDateFormat在多線程下的安全問題及解決

更新時間：2026年03月07日 14:58:59 作者：zmbwcx2003

SimpleDateFormat類在Java中用于日期時間的格式化和解析,但在高并發(fā)環(huán)境下存在線程不安全的問題,原因是它共享了一個Calendar對象,導致多個線程操作時出現(xiàn)沖突,為了解決這個問題,可以使用局部變量、加鎖或使用線程安全的DateTimeFormatter類

情景重現(xiàn)

SimpleDateFormat類是Java開發(fā)中的一個日期時間的轉化類。它可以滿足絕大多數(shù)的開發(fā)場景，但是在高并發(fā)下會出現(xiàn)并發(fā)問題。

接下來查看下文中的案例。

public class TestSimpleDateFormat {
    public static void main(String[] args) {
        SimpleDateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(()->{
                try {
                    Date parse = format.parse("2003-01-01");
                    System.out.println(parse);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

上面代碼簡單來說就是創(chuàng)建了一個SimpleDateFormat類對象，該對象被后續(xù)會被五個線程使用，去轉化日期格式并打印。

我們來查看輸出結果：

java.lang.NumberFormatException: empty String
   at sun.misc.FloatingDecimal.readJavaFormatString(FloatingDecimal.java:1842)
   at sun.misc.FloatingDecimal.parseDouble(FloatingDecimal.java:110)
   at java.lang.Double.parseDouble(Double.java:538)
   at java.text.DigitList.getDouble(DigitList.java:169)
   at java.text.DecimalFormat.parse(DecimalFormat.java:2056)
   at java.text.SimpleDateFormat.subParse(SimpleDateFormat.java:1869)
   at java.text.SimpleDateFormat.parse(SimpleDateFormat.java:1514)
   at java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:364)
   at test.lambda$main$0(test.java:21)
   at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
java.lang.NumberFormatException: multiple points
   at sun.misc.FloatingDecimal.readJavaFormatString(FloatingDecimal.java:1890)
   at sun.misc.FloatingDecimal.parseDouble(FloatingDecimal.java:110)
   at java.lang.Double.parseDouble(Double.java:538)
   at java.text.DigitList.getDouble(DigitList.java:169)
   at java.text.DecimalFormat.parse(DecimalFormat.java:2056)
   at java.text.SimpleDateFormat.subParse(SimpleDateFormat.java:1869)
   at java.text.SimpleDateFormat.parse(SimpleDateFormat.java:1514)
   at java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:364)
   at test.lambda$main$0(test.java:21)
   at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
java.lang.NumberFormatException: multiple points
   at sun.misc.FloatingDecimal.readJavaFormatString(FloatingDecimal.java:1890)
   at sun.misc.FloatingDecimal.parseDouble(FloatingDecimal.java:110)
   at java.lang.Double.parseDouble(Double.java:538)
   at java.text.DigitList.getDouble(DigitList.java:169)
   at java.text.DecimalFormat.parse(DecimalFormat.java:2056)
   at java.text.SimpleDateFormat.subParse(SimpleDateFormat.java:1869)
   at java.text.SimpleDateFormat.parse(SimpleDateFormat.java:1514)
   at java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:364)
   at test.lambda$main$0(test.java:21)
   at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
java.lang.NumberFormatException: empty String
   at sun.misc.FloatingDecimal.readJavaFormatString(FloatingDecimal.java:1842)
   at sun.misc.FloatingDecimal.parseDouble(FloatingDecimal.java:110)
   at java.lang.Double.parseDouble(Double.java:538)
   at java.text.DigitList.getDouble(DigitList.java:169)
   at java.text.DecimalFormat.parse(DecimalFormat.java:2056)
   at java.text.SimpleDateFormat.subParse(SimpleDateFormat.java:1869)
   at java.text.SimpleDateFormat.parse(SimpleDateFormat.java:1514)
   at java.text.DateFormat.parse(DateFormat.java:364)
   at test.lambda$main$0(test.java:21)
   at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
Fri Nov 01 00:00:00 CST 2222

可以看到，只輸出了一次時間轉化，并且該輸出格式還是錯誤的。

接下來我們來查看為什么SimpleDateFormat類是線程不安全的。

SimpleDateFormat解析

我們根據(jù)parse()方法，查看SimpleDateFormat是如何進行格式轉換的。

我們可以看到，返回結果是根據(jù)另一個方法獲取到的，接下來我們接著查看該parse()源碼。

這是一個抽象方法，接著我們?nèi)ゲ榭此木唧w實現(xiàn)。

可以看到該方法很長，但是我們只關注返回如何結果，直接拉到最后查看該方法如何返回一個日期格式。上圖中，最后一次修改parseDate對象是在箭頭的位置。那么我們查看getTime()方法。

可以看到該方法是由Calendar類提供的，該類名翻譯為中文就是日歷的意思，并且返回結果也是我們需要的日期格式，那么我們就可以確定該方法用于給parseDate對象提供返回值的，接下來回退一下查看其他方法哪個是提供Calendar對象來調用getTime()方法的。

現(xiàn)在我們清楚了Calendar類對象是由establish()方法提供的了，該方法中需要一個參數(shù)calendar對象。該對象由SimpleDateFormat的父類DateFormat來維護。

此時我們或許大概明白是因為SimpleDateFormat類之所以線程不安全的問題是因為在多線程下共享了calendar對象。接下來我們繼續(xù)查看establish()方法，驗證是否是這樣，下面是具體源碼

    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;
    }

可以看到，在該方法中，對cal對象執(zhí)行了clear()方法與set()方法，我們查看clear方法是做什么的

該方法提供了類似初始化的功能，將上一次的格式轉化保存的cal屬性清除。

而set()方法將本次的格式轉換需要的數(shù)據(jù)更新。因此，我們可以確定了SimpleDateFormat類之所以線程不安全就是因為共享了calendar對象。

解決方案

為了避免SimpleDateFormat格式轉換帶來的并發(fā)問題，我們可以采取以下幾個措施

局部變量

我們已經(jīng)知道了產(chǎn)生線程安全問題的原因是共享了相同屬性，那么我們只要讓每個線程都包含自己的屬性就可以避免該問題的發(fā)生。

具體實現(xiàn)代碼如下：

public class TestSimpleDateFormat {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
        new Thread(()->{
            try {
                    SimpleDateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
                    Date parse = format.parse("2003-01-01");
                    System.out.println(parse);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

運行結果如下：

Wed Jan 01 00:00:00 CST 2003
Wed Jan 01 00:00:00 CST 2003
Wed Jan 01 00:00:00 CST 2003
Wed Jan 01 00:00:00 CST 2003
Wed Jan 01 00:00:00 CST 2003

這種方式不太推薦，因為會創(chuàng)建大量的SimpleDateFormat對象，占用內(nèi)存空間。

加鎖

除了讓每個線程都擁有自己獨立的對象外，我們也可以保證在同一時刻下，只有一個線程對共享屬性進行修改，那就是加鎖。具體實現(xiàn)代碼如下

public class TestSimpleDateFormat{
    public static void main(String[] args) {
        SimpleDateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    Date parse;
                    synchronized (format){
                        parse = format.parse("2003-01-01");
                    }
                    System.out.println(parse);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

但是這種方法不太推薦，因為能夠出現(xiàn)格式轉化錯誤的情況已經(jīng)是很大的并發(fā)了，如果還使用同步鎖的話會影響性能。

使用線程變量

public class test {
    private static ThreadLocal<DateFormat> threadLocal = new ThreadLocal<DateFormat>() {
        @Override
        protected DateFormat initialValue() {
            return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
        }
    };

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    Date parse = threadLocal.get().parse("2023-01-01");
                    System.out.println(parse);
                } catch (ParseException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

使用DateTimeFormatter

在JDK8之后提供了線程安全的格式轉化DateTimeFormatter類，使用方法如下

public class test {
    public static void main(String[] args) {
        DateTimeFormatter dateTimeFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd");
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    TemporalAccessor parse = dateTimeFormatter.parse("2003-06-03");
                        System.out.println(parse);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

輸出結果為：