记录一种系统用户跨时区动态展示和存储的方案，并解决SimpleDateFormat的线程安全问题

Ditu流浪

已于 2024-11-22 10:39:34 修改

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文章标签： java 后端分布式

于 2024-11-21 19:38:04 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_47415712/article/details/143944551

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问题描述

当系统的面向用户为国外用户时，不同国家和地区的用户可能存在时区不同的问题。针对不同的时区，如何正确对用户展示当地时间，以及如何对时间进行统一有效存储，是本次学习解决的问题。

常用方案

首先是询问GPT得到的一些常用解决方案。

1. 统一时间标准

使用 UTC 时间：
- 在系统内部存储和传递时间时统一使用 UTC（Coordinated Universal Time）。
- 在显示或输出给用户时，根据用户所在的时区将 UTC 转换为本地时间。

2. 用户时区管理

用户设置时区：
- 允许用户在个人设置中指定其所在的时区。
- 后端根据用户时区动态转换时间，确保显示正确。
自动时区检测：
- 使用前端脚本（如 JavaScript 的 Intl.DateTimeFormat().resolvedOptions().timeZone）自动检测用户时区。
- 后端根据检测到的时区调整时间。

动态时区调整方案

问题明确

首先，明确动态时区调整方案需要解决的问题。

1、前端操作的日期数据以String类型传递到后端时，由于用户来自多个国家日期所在的时区是多变的，后端需要一种手段来实现对日期的统一存储和根据时区动态展示。

2、SimpleDateFormat实例关于时间的序列化和反序列化方法parse与format是线程不安全的。

接下来让我们先解释下SimpleDateFormat的序列化方法：

parse()：将字符串类型的时间，根据指定格式，解析转换成Date

format()：将Date类型的时间，根据格式，转成对应格式的字符串

SimpleDateFormat序列化方法中的问题

线程安全问题

SimpleDateFormat类在其和parse方法中都会使用共享的字段，如Calendar和TimeZone，而这些字段在方法调用过程中会被修改。例如SimpleDateFormat内部使用了Calendar来解析和格式化日期。这个Calendar对象并不是线程本地的，每个线程在调用parse或format时都会共享同一个Calendar实例。

在parse方法中，SimpleDateFormat通过Calendar处理日期字符串，它会修改Calendar实例的内部状态。
在format方法中，SimpleDateFormat使用Calendar来格式化日期，也会修改Calendar实例的状态。

由于 Calendar 是共享的，如果多个线程同时调用 SimpleDateFormat 的 parse 或 format 方法，线程间的竞争可能会导致数据错误或不一致的结果。

时区问题

先上结论：SimpleDateFormat的parse()会自动地将时间转换为JVM默认时区的时间。

首先我们知道，Date类型的对象本身是无时区概念的，Date代表的就是一个时间戳的绝对值，这个变量的值为自1997-01-01 00:00:00(GMT)至Date对象记录时刻所经过的毫秒数。

但是，当Date涉及到一些格式化或者存储操作时，会被默认转化成JVM默认时区的日期，这个过程是有时区概念的。也就是说对于SimpleDateFormat的parse()和format()方法，内部默认的逻辑是：

根据SimpleDateFormat实例当中指定的时区，将字符串类型的时间解析为Date，或者将Date类型的时间转换成字符串类型。如果实例没有指定时区，默认为JVM所在时区。但是由于Date在格式化操作时会被JVM时区影响，所以此时如果打印或者存储Date，看到的时间都是基于JVM所在时区。

动态时区调整的实现

1、定义一个时区接口，用于获取当前请求中的时区。

规定日期格式、请求头当中时区对应的字段常量。定义一个Concurrenthashmap，用于缓存请求中用过的时区信息。提供一个获取请求当中时区的方法。

String DATE_FORMAT = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss";
String TIME_ZONE_HEADER = "X-Req-Zone-Id";
/**
* TimeZone::getTimeZone有锁
* 缓存TimeZone
*/
ConcurrentHashMap<String, TimeZone> TIME_ZONE_CACHE = new ConcurrentHashMap<>(32);
default TimeZone currentTimeZone() {
        TimeZone curZone = TimeZone.getDefault();
        //从当前请求中获取TimeZone
        RequestAttributes requestAttributes = RequestContextHolder.currentRequestAttributes();
        ...
        //使用Concurrenthashmap缓存
        ...
        return curZone;
    }

2、实现该接口，同时继承SimpleDateFormat类（假设为A）。

在实现类中，首先实现一个类的单例，用于提升频繁处理日期时的性能。

定义一个存放SimpleDateFormat实例的Threadlocal变量，保证每个请求线程拥有自己独立的SimpleDateFormat实例，解决了之前提到的线程安全问题。

public static final A INSTANCE = new RequestTimeZoneDateFormat();
static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> CACHE = ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat(xxx));

3、重写format和parse方法

获取请求中的时区后，赋值给SimpleDateFormat实例，再调用SimpleDateFormat的format和parse。

    @Override
    public StringBuffer format(Date date, StringBuffer toAppendTo, FieldPosition pos) {
        SimpleDateFormat simpleDateFormat = currentSimpleDateFormat();
        return simpleDateFormat.format(date, toAppendTo, pos);
    }

    @Override
    public Date parse(String source) throws ParseException {
        SimpleDateFormat simpleDateFormat = currentSimpleDateFormat();
        return simpleDateFormat.parse(source);
    }

    private SimpleDateFormat currentSimpleDateFormat() {
        SimpleDateFormat simpleDateFormat = CACHE.get();
        TimeZone curZone = this.currentTimeZone();
        simpleDateFormat.setTimeZone(curZone);
        return simpleDateFormat;
    }