SpringBean默認(rèn)是單例的，高并發(fā)情況下，如何保證并發(fā)安全？

Spring的bean默認(rèn)都是單例的，某些情況下，單例是并發(fā)不安全的，以Controller舉例，問題根源在于，我們可能會在Controller中定義成員變量，如此一來，多個請求來臨，進(jìn)入的都是同一個單例的Controller對象，并對此成員變量的值進(jìn)行修改操作，因此會互相影響，無法達(dá)到并發(fā)安全（不同于線程隔離的概念，后面會解釋到）的效果。

一、拋出問題

首先來舉個例子，證明單例的并發(fā)不安全性：

@Controller
public class HomeController {
    private int i;
    @GetMapping("testsingleton1")
    @ResponseBody
    public int test1() {
        return ++i;
    }
}

多次訪問此url，可以看到每次的結(jié)果都是自增的，所以這樣的代碼顯然是并發(fā)不安全的。

二、解決方案

因此，我們?yōu)榱俗専o狀態(tài)的海量Http請求之間不受影響，我們可以采取以下幾種措施：

2.1 單例變原型

對web項目，可以Controller類上加注解@Scope("prototype")或@Scope("request")，對非web項目，在Component類上添加注解@Scope("prototype")。

優(yōu)點：實現(xiàn)簡單；

缺點：很大程度上增大了bean創(chuàng)建實例化銷毀的服務(wù)器資源開銷。

2.2 線程隔離類ThreadLocal

有人想到了線程隔離類ThreadLocal，我們嘗試將成員變量包裝為ThreadLocal，以試圖達(dá)到并發(fā)安全，同時打印出Http請求的線程名，修改代碼如下：

@Controller
public class HomeController {
    private ThreadLocal<Integer> i = new ThreadLocal<>();
    @GetMapping("testsingleton1")
    @ResponseBody
    public int test1() {
        if (i.get() == null) {
            i.set(0);
        }
        i.set(i.get().intValue() + 1);
        log.info("{} -> {}", Thread.currentThread().getName(), i.get());
        return i.get().intValue();
    }
}

多次訪問此url測試一把，打印日志如下：

[INFO ] 2019-12-03 11:49:08,226 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-1 -> 1
[INFO ] 2019-12-03 11:49:16,457 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-2 -> 1
[INFO ] 2019-12-03 11:49:17,858 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-3 -> 1
[INFO ] 2019-12-03 11:49:18,461 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-4 -> 1
[INFO ] 2019-12-03 11:49:18,974 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-5 -> 1
[INFO ] 2019-12-03 11:49:19,696 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-6 -> 1
[INFO ] 2019-12-03 11:49:22,138 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-7 -> 1
[INFO ] 2019-12-03 11:49:22,869 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-9 -> 1
[INFO ] 2019-12-03 11:49:23,617 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-8 -> 1
[INFO ] 2019-12-03 11:49:24,569 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-10 -> 1
[INFO ] 2019-12-03 11:49:25,218 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-1 -> 2
[INFO ] 2019-12-03 11:49:25,740 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-2 -> 2
[INFO ] 2019-12-03 11:49:43,308 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-3 -> 2
[INFO ] 2019-12-03 11:49:44,420 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-4 -> 2
[INFO ] 2019-12-03 11:49:45,271 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-5 -> 2
[INFO ] 2019-12-03 11:49:45,808 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-6 -> 2
[INFO ] 2019-12-03 11:49:46,272 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-7 -> 2
[INFO ] 2019-12-03 11:49:46,489 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-9 -> 2
[INFO ] 2019-12-03 11:49:46,660 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-8 -> 2
[INFO ] 2019-12-03 11:49:46,820 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-10 -> 2
[INFO ] 2019-12-03 11:49:46,990 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-1 -> 3
[INFO ] 2019-12-03 11:49:47,163 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-2 -> 3
......

從日志分析出，二十多次的連續(xù)請求得到的結(jié)果有1有2有3等等，而我們期望不管我并發(fā)請求有多少，每次的結(jié)果都是1；同時可以發(fā)現(xiàn)web服務(wù)器默認(rèn)的請求線程池大小為10，這10個核心線程可以被之后不同的Http請求復(fù)用，所以這也是為什么相同線程名的結(jié)果不會重復(fù)的原因。

總結(jié)：ThreadLocal的方式可以達(dá)到線程隔離，但還是無法達(dá)到并發(fā)安全。

2.3 盡量避免使用成員變量

有人說，單例bean的成員變量這么麻煩，能不用成員變量就盡量避免這么用，在業(yè)務(wù)允許的條件下，將成員變量替換為RequestMapping方法中的局部變量，多省事。這種方式自然是最恰當(dāng)?shù)模救艘彩亲钔扑]。代碼修改如下：

@Controller
public class HomeController {
    @GetMapping("testsingleton1")
    @ResponseBody
    public int test1() {
         int i = 0;
         // TODO biz code
         return ++i;
    }
}

但當(dāng)很少的某種情況下，必須使用成員變量呢，我們該怎么處理？

2.4 使用并發(fā)安全的類

Java作為功能性超強(qiáng)的編程語言，API豐富，如果非要在單例bean中使用成員變量，可以考慮使用并發(fā)安全的容器，如ConcurrentHashMap、ConcurrentHashSet等等等等，將我們的成員變量（一般可以是當(dāng)前運行中的任務(wù)列表等這類變量）包裝到這些并發(fā)安全的容器中進(jìn)行管理即可。

2.5 分布式或微服務(wù)的并發(fā)安全

如果還要進(jìn)一步考慮到微服務(wù)或分布式服務(wù)的影響，方式4便不足以處理了，所以可以借助于可以共享某些信息的分布式緩存中間件如Redis等，這樣即可保證同一種服務(wù)的不同服務(wù)實例都擁有同一份共享信息（如當(dāng)前運行中的任務(wù)列表等這類變量）。另外，歡迎關(guān)注公眾號Java筆記蝦，后臺回復(fù)“后端面試”，送你一份面試題寶典！

三、補(bǔ)充說明

spring bean作用域有以下5個：

• singleton：單例模式，當(dāng)spring創(chuàng)建applicationContext容器的時候，spring會欲初始化所有的該作用域?qū)嵗由蟣azy-init就可以避免預(yù)處理；
• prototype：原型模式，每次通過getBean獲取該bean就會新產(chǎn)生一個實例，創(chuàng)建后spring將不再對其管理；

（下面是在web項目下才用到的）

• request：搞web的大家都應(yīng)該明白request的域了吧，就是每次請求都新產(chǎn)生一個實例，和prototype不同就是創(chuàng)建后，接下來的管理，spring依然在監(jiān)聽；
• session：每次會話，同上；
• global session：全局的web域，類似于servlet中的application。

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