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
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。如果每次处理一个时间信息的时候，就创建一个SimpleDateFormat实例对象，然后再丢弃这个对象，那么这些被创建出来的对象就会占用大量的内存和jvm空间。代码如下：
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);
}
}
那我们想个办法，创建一个静态的SimpleDateFormat实例，然后放到一个DateUtil类中，在需要调用时直接使用这个实例进行操作。改进后的代码如下：
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);
}
}
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，不过一旦有了一定的负载，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。看下面的测试用例：
public class DateUtilTest {
public static class TestSimpleDateFormatThreadSafe extends Thread {
@Override
public void run() {
while(true) {
try {
this.join(2000);
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
try {
System.out.println(this.getName()+":"+DateUtil.parse("2018-11-24 06:02:20"));
} catch (ParseException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0; i < 3; i++){
new TestSimpleDateFormatThreadSafe().start();
}
}
}
在这样的多线程环境下，就可能报出java.lang.NumberFormatException的异常或者输出时间错误的情况。
二.原因
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：
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类的概念复杂，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 list
calendar.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以下三点:
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.使用同步：同步SimpleDateFormat对象
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。
2.使用ThreadLocal：
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);
}
}
说明：使用ThreadLocal，也是将共享变量变为独享，线程独享肯定能比方法独享在并发环境中能减少不少创建对象的开销。如果对性能要求比较高的情况下，一般推荐使用这种方法。
3.抛弃JDK，使用其他类库中的时间格式化类：
1）使用Apache commons 里的FastDateFormat，宣称是既快又线程安全的SimpleDateFormat, 可惜它只能对日期进行format, 不能对日期串进行解析。
2）使用Joda-Time类库来处理时间相关问题