Java8新特性之线程安全日期类

LocalDateTime

Java8新特性之一,新增日期类。

在项目开发过程中经常遇到时间处理,但是你真的用对了吗,理解阿里巴巴开发手册中禁用static修饰SimpleDateFormat吗

通过阅读本篇文章你将了解到:

  • 为什么需要LocalDate、LocalTime、LocalDateTime【java8新提供的类】
  • Java8新的时间API的使用方式,包括创建、格式化、解析、计算、修改

可以使用Instant代替 Date,LocalDateTime代替 Calendar,DateTimeFormatter 代替 SimpleDateFormat。

SimpleDateFormat线程不安全

Date如果不格式化,打印出的日期可读性差

Tue Sep 10 09:34:04 CST 2019

使用SimpleDateFormat对时间进行格式化,但SimpleDateFormat是线程不安全的 SimpleDateFormat的format方法最终调用源码:

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;
    }

注意calendar.setTime(date);,Calendar类是里面基本都是final修饰的,calendar是共享变量,并且这个共享变量没有做线程安全控制。当多个线程同时使用相同的SimpleDateFormat对象【如用static修饰的SimpleDateFormat,一般会封装在工具类,复用】调用format方法时,多个线程会同时调用calendar.setTime方法,可能一个线程刚设置好time值另外的一个线程马上把设置的time值给修改了导致返回的格式化时间可能是错误的。

在多并发情况下使用SimpleDateFormat需格外注意:

SimpleDateFormat除了format方法是线程不安全以外,parse方法也是线程不安全的。parse方法实际调用alb.establish(calendar).getTime()方法来解析,alb.establish(calendar)方法里主要完成了

  • 重置日期对象cal的属性值
  • 使用calb(calBuilder)中属性设置cal
  • 返回设置好的cal对象

但是这三步不是原子操作

SimpleDateFormat如何保证线程安全

  • 避免线程之间共享一个SimpleDateFormat对象,每个线程使用时都创建一次SimpleDateFormat对象 => 创建和销毁对象的开销大
  • 对使用format和parse方法的地方进行加锁 => 线程阻塞性能差
  • 使用ThreadLocal保证每个线程最多只创建一次SimpleDateFormat对象 => 较好的方法

Date对时间处理比较麻烦,比如想获取某年、某月、某星期,以及n天以后的时间,如果用Date来处理的话真是太难了,你可能会说Date类不是有getYear、getMonth这些方法吗,获取年月日很Easy,但都被弃用了啊

Java8全新的日期和时间API

在使用Java程序操作数据库时,我们需要把数据库类型与Java类型映射起来。下表是数据库类型与Java新旧API的映射关系:

数据库 对应Java类(旧) 对应Java类(新)
DATETIME java.util.Date LocalDateTime
DATE   java.sql.Date LocalDate
TIME  java.sql.Time  LocalTime
TIMESTAMP  java.sql.Timestamp  LocalDateTime

 LocalDate

只会获取年月日

//获取当前年月日
        LocalDate localDate = LocalDate.now();
        //构造指定的年月日
        LocalDate localDate1 = LocalDate.of(2019, 9, 10);

        //获取年、月、日、星期几
        int year = localDate.getYear();
        int year1 = localDate.get(ChronoField.YEAR);
        Month month = localDate.getMonth();
        int month1 = localDate.get(ChronoField.MONTH_OF_YEAR);
        int day = localDate.getDayOfMonth();
        int day1 = localDate.get(ChronoField.DAY_OF_MONTH);
        DayOfWeek dayOfWeek = localDate.getDayOfWeek();
        int dayOfWeek1 = localDate.get(ChronoField.DAY_OF_WEEK);

LocalTime

只会获取几点几分几秒

//创建LocalTime
        LocalTime localTime = LocalTime.of(13, 51, 10);
        LocalTime localTime1 = LocalTime.now();

        //获取小时
        int hour = localTime.getHour();
        int hour1 = localTime.get(ChronoField.HOUR_OF_DAY);
        //获取分
        int minute = localTime.getMinute();
        int minute1 = localTime.get(ChronoField.MINUTE_OF_HOUR);
        //获取秒
        int second = localTime.getSecond();
        int second1 = localTime.get(ChronoField.SECOND_OF_MINUTE);

LocalDateTime

获取年月日时分秒,等于LocalDate+LocalTime

//创建对象
        LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
        LocalDateTime localDateTime1 = LocalDateTime.of(2019, Month.SEPTEMBER, 10, 14, 46, 56);
        //LocalDate+LocalTime-->LocalDateTime
        LocalDateTime localDateTime2 = LocalDateTime.of(localDate, localTime);
        LocalDateTime localDateTime3 = localDate.atTime(localTime);
        LocalDateTime localDateTime4 = localTime.atDate(localDate);

        //获取LocalDate
        LocalDate localDate2 = localDateTime.toLocalDate();
        //获取LocalTime
        LocalTime localTime2 = localDateTime.toLocalTime();

ZonedDateTime

LocalDateTime总是表示本地日期和时间,要表示一个带时区的日期和时间,我们就需要ZonedDateTime

可以简单地把ZonedDateTime理解成LocalDateTimeZoneIdZoneIdjava.time引入的新的时区类,注意和旧的java.util.TimeZone区别。

创建一个ZonedDateTime对象

// 默认时区
ZonedDateTime zbj = ZonedDateTime.now(); 
// 用指定时区获取当前时间
ZonedDateTime zny = ZonedDateTime.now(ZoneId.of("America/New_York"));

结果:

2019-09-15T20:58:18.786182+08:00[Asia/Shanghai]2019-09-15T08:58:18.788860-04:00[America/New_York]

另一种创建方式是通过给一个LocalDateTime附加一个ZoneId,就可以变成ZonedDateTime

LocalDateTime ldt = LocalDateTime.of(2019, 9, 15, 15, 16, 17);
ZonedDateTime zbj = ldt.atZone(ZoneId.systemDefault());
ZonedDateTime zny = ldt.atZone(ZoneId.of("America/New_York"));

时区转换

要转换时区,首先我们需要有一个ZonedDateTime对象,然后,通过withZoneSameInstant()将关联时区转换到另一个时区,转换后日期和时间都会相应调整。

ZonedDateTime zbj = ZonedDateTime.now(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
// 转换为纽约时间:
ZonedDateTime zny = zbj.withZoneSameInstant(ZoneId.of("America/New_York"));

ZonedDateTime仍然提供了plusDays()等加减操作。

要特别注意,时区转换的时候,由于夏令时的存在,不同的日期转换的结果很可能是不同的。这是北京时间9月15日的转换结果:

2019-09-15T21:05:50.187697+08:00[Asia/Shanghai]2019-09-15T09:05:50.187697-04:00[America/New_York]

这是北京时间11月15日的转换结果:

2019-11-15T21:05:50.187697+08:00[Asia/Shanghai]2019-11-15T08:05:50.187697-05:00[America/New_York]

两次转换后的纽约时间有1小时的夏令时时差。涉及到时区时,千万不要自己计算时差,否则难以正确处理夏令时。有了ZonedDateTime,将其转换为本地时间就非常简单:

ZonedDateTime zdt = ...
LocalDateTime ldt = zdt.toLocalDateTime();

转换为LocalDateTime时,直接丢弃了时区信息。

Instant

获取秒数或时间戳

//创建Instant对象
        Instant instant = Instant.now();
        //获取秒数
        long currentSecond = instant.getEpochSecond();
        //获取毫秒数
        long currentMilli = instant.toEpochMilli();
        long l = System.currentTimeMillis();

System.currentTimeMillis()也可以获取毫秒数。

日期计算

LocalDate、LocalTime、LocalDateTime、Instant为不可变对象,修改这些对象对象会返回一个副本

增加、减少年数、月数、天数等,以LocalDateTime为例

//修改LocalDate、LocalTime、LocalDateTime、Instant
        LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.of(2019, Month.SEPTEMBER, 10,
                14, 46, 56);
        //增加一年
        localDateTime = localDateTime.plusYears(1);
        localDateTime = localDateTime.plus(1, ChronoUnit.YEARS);
        //减少一个月
        localDateTime = localDateTime.minusMonths(1);
        localDateTime = localDateTime.minus(1, ChronoUnit.MONTHS);

		//通过with修改某些值
        //修改年为2020
        localDateTime = localDateTime.withYear(2020);
        //修改为2022
        localDateTime = localDateTime.with(ChronoField.YEAR, 2022);
		//还可以修改月、日

有些时候想知道这个月的最后一天是几号、下个周末是几号,通过提供的时间和日期API可以很快得到答案

LocalDate localDate = LocalDate.now();
LocalDate localDate1 = localDate.with(TemporalAdjusters.firstDayOfYear());

比如通过firstDayOfYear()返回了当前年的第一天日期,还有很多方法这里不在举例说明

格式化时间

DateTimeFormatter默认提供了多种格式化方式,如果默认提供的不能满足要求,可以通过DateTimeFormatter的ofPattern方法创建自定义格式化方式

LocalDate localDate = LocalDate.of(2019, 9, 10);
String s1 = localDate.format(DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE);
String s2 = localDate.format(DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE);
//自定义格式化
DateTimeFormatter dateTimeFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern("dd/MM/yyyy");
String s3 = localDate.format(dateTimeFormatter);

解析时间

和SimpleDateFormat相比,DateTimeFormatter是线程安全的

LocalDate localDate1 = LocalDate.parse("20190910", DateTimeFormatter.BASIC_ISO_DATE);
LocalDate localDate2 = LocalDate.parse("2019-09-10", DateTimeFormatter.ISO_LOCAL_DATE);

DateTimeFormatter替代SimpleDateFormat

使用旧的Date对象时,我们用SimpleDateFormat进行格式化显示。使用新的LocalDateTimeZonedLocalDateTime时,我们要进行格式化显示,就要使用DateTimeFormatter

SimpleDateFormat不同的是,DateTimeFormatter不但是不变对象,它还是线程安全的。因为SimpleDateFormat不是线程安全的,使用的时候,只能在方法内部创建新的局部变量。而DateTimeFormatter可以只创建一个实例,到处引用。

//构造器1:传入格式字符串
DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

//构造器2:传入格式字符串和地区
DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("E, yyyy-MMMM-dd HH:mm:ss", Locale.US);
DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("E, yyyy-MMMM-dd HH:mm:ss", Locale.CHINA);

DateTimeFormatter底层原理

DateTimeFormatter线程安全的?为什么?

源码:

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很明显,通过final修饰类,不可被继承,final修饰变量,做成了不可变类,类似String,不仅线程安全而且高效。全局可以只有一个对象,多个线程引用。

format和parse线程安全替代

使用LocalDateTime的format和parse方法,传入对应的DateTimeFormatter对象参数,实际也是调用DateTimeFormatter的format和parse方法,实现日期格式化和解析,是线程安全的。

DateTimeFormatter类解析LocalDateTime中的日期变量,转成StringBuilder返回。LocalDateTime等新出的日期类全是final修饰的类,不能被继承,且对应的日期变量都是final修饰的,也就是不可变类。赋值一次后就不可变,不存在多线程数据问题。

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