Spring Bean默認是單例的，高并發(fā)情況下，如何保證并發(fā)安全？

1一、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，可以看到每次的結果都是自增的，所以這樣的代碼顯然是并發(fā)不安全的。

2二、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?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 ] 2021-12-03 11:49:08,226 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-1 -> 1
[INFO ] 2021-12-03 11:49:16,457 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-2 -> 1
[INFO ] 2021-12-03 11:49:17,858 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-3 -> 1
[INFO ] 2021-12-03 11:49:18,461 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-4 -> 1
[INFO ] 2021-12-03 11:49:18,974 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-5 -> 1
[INFO ] 2021-12-03 11:49:19,696 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-6 -> 1
[INFO ] 2021-12-03 11:49:22,138 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-7 -> 1
[INFO ] 2021-12-03 11:49:22,869 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-9 -> 1
[INFO ] 2021-12-03 11:49:23,617 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-8 -> 1
[INFO ] 2021-12-03 11:49:24,569 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-10 -> 1
[INFO ] 2021-12-03 11:49:25,218 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-1 -> 2
[INFO ] 2021-12-03 11:49:25,740 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-2 -> 2
[INFO ] 2021-12-03 11:49:43,308 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-3 -> 2
[INFO ] 2021-12-03 11:49:44,420 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-4 -> 2
[INFO ] 2021-12-03 11:49:45,271 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-5 -> 2
[INFO ] 2021-12-03 11:49:45,808 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-6 -> 2
[INFO ] 2021-12-03 11:49:46,272 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-7 -> 2
[INFO ] 2021-12-03 11:49:46,489 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-9 -> 2
[INFO ] 2021-12-03 11:49:46,660 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-8 -> 2
[INFO ] 2021-12-03 11:49:46,820 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-10 -> 2
[INFO ] 2021-12-03 11:49:46,990 com.cjia.ds.controller.HomeController.test1(HomeController.java:50)
http-nio-8080-exec-1 -> 3
[INFO ] 2021-12-03 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，每次的結果都是1；同時可以發(fā)現(xiàn)web服務器默認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請求復用，所以這也是為什么相同線程名的結果不會重復的原因。

總結：ThreadLocal的方式可以達到線程隔離，但還是無法達到并發(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?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（一般可以是當前運行中的任務列表等這類變量）包裝到這些并發(fā)安全的容器中進行管理即可。

2.5 分布式或微服務的并發(fā)安全

如果還要進一步考慮到微服務或分布式服務的影響，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的不同服務實例都擁有同一份共享信息（如當前運行中的任務列表等這類變量）。另外，歡迎關注公眾號后端面試那些事，回復：簡歷，即可免費獲取優(yōu)質簡歷模板。

3三、補充說明

spring bean作用域有以下5個：

• singleton：單例模式，當spring創(chuàng)建applicationContext容器的時候，spring會欲初始化所有的該作用域實例，加上lazy-init就可以避免預處理；
• prototype：原型模式，每次通過getBean獲取該bean就會新產生一個實例，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的大家都應該明白request的域了吧，就是每次請求都新產生一個實例，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。