Spring 中的bean 是線程安全的嗎？

結(jié)論：不是線程安全的

Spring容器中的Bean是否線程安全，容器本身并沒有提供Bean的線程安全策略，因此可以說Spring容器中的Bean本身不具備線程安全的特性，但是具體還是要結(jié)合具體scope的Bean去研究。

Spring 的 bean 作用域（scope）類型

• singleton:單例，默認作用域。
• prototype:原型，每次創(chuàng)建一個新對象。
• request:請求，每次Http請求創(chuàng)建一個新對象，適用于WebApplicationContext環(huán)境下。
• session:會話，同一個會話共享一個實例，不同會話使用不用的實例。
• global-session:全局會話，所有會話共享一個實例。

線程安全這個問題，要從單例與原型Bean分別進行說明。

原型Bean

對于原型Bean,每次創(chuàng)建一個新對象，也就是線程之間并不存在Bean共享，自然是不會有線程安全的問題。

單例Bean

對于單例Bean,所有線程都共享一個單例實例Bean,因此是存在資源的競爭。

如果單例Bean,是一個無狀態(tài)Bean，也就是線程中的操作不會對Bean的成員執(zhí)行查詢以外的操作，那么這個單例Bean是線程安全的。比如Spring mvc 的 Controller、Service、Dao等，這些Bean大多是無狀態(tài)的，只關(guān)注于方法本身。

spring單例，為什么controller、service和dao確能保證線程安全？

Spring中的Bean默認是單例模式的，框架并沒有對bean進行多線程的封裝處理。

實際上大部分時間Bean是無狀態(tài)的（比如Dao） 所以說在某種程度上來說Bean其實是安全的。

但是如果Bean是有狀態(tài)的 那就需要開發(fā)人員自己來進行線程安全的保證，最簡單的辦法就是改變bean的作用域 把 "singleton"改為’‘protopyte’ 這樣每次請求Bean就相當于是 new Bean() 這樣就可以保證線程的安全了。

• 有狀態(tài)就是有數(shù)據(jù)存儲功能
• 無狀態(tài)就是不會保存數(shù)據(jù) 　　 controller、service和dao層本身并不是線程安全的，只是如果只是調(diào)用里面的方法，而且多線程調(diào)用一個實例的方法，會在內(nèi)存中復(fù)制變量，這是自己的線程的工作內(nèi)存，是安全的。

想理解原理可以看看《深入理解JVM虛擬機》，2.2.2節(jié)：

Java虛擬機棧是線程私有的，它的生命周期與線程相同。虛擬機棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個方法在執(zhí)行的同時都會創(chuàng)建一個棧幀用于存儲局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接、方法出口等信息。

《Java并發(fā)編程實戰(zhàn)》第3.2.2節(jié)：

局部變量的固有屬性之一就是封閉在執(zhí)行線程中。它們位于執(zhí)行線程的棧中，其他線程無法訪問這個棧。

所以其實任何無狀態(tài)單例都是線程安全的。

Spring的根本就是通過大量這種單例構(gòu)建起系統(tǒng)，以事務(wù)腳本的方式提供服務(wù)。

首先問@Controller @Service是不是線程安全的？

答：默認配置下不是的。為啥呢？因為默認情況下@Controller沒有加上@Scope，沒有加@Scope就是默認值singleton，單例的。意思就是系統(tǒng)只會初始化一次Controller容器，所以每次請求的都是同一個Controller容器，當然是非線程安全的。舉個栗子：

@RestController
public?class?TestController?{

????private?int?var?=?0;
????
????@GetMapping(value?=?"/test_var")
????public?String?test()?{
????????System.out.println("普通變量var:"?+?(++var));
????????return?"普通變量var:"?+?var?;
????}
}

在postman里面發(fā)三次請求，結(jié)果如下：

普通變量var:1
普通變量var:2
普通變量var:3

說明他不是線程安全的。怎么辦呢？可以給他加上上面說的@Scope注解，如下：

@RestController
@Scope(value?=?"prototype")?//?加上@Scope注解，他有2個取值：單例-singleton 多實例-prototype
public?class?TestController?{

????private?int?var?=?0;
????
????@GetMapping(value?=?"/test_var")
????public?String?test()?{
????????System.out.println("普通變量var:"?+?(++var));
????????return?"普通變量var:"?+?var?;
????}
}

這樣一來，每個請求都單獨創(chuàng)建一個Controller容器，所以各個請求之間是線程安全的，三次請求結(jié)果：

普通變量var:1
普通變量var:1
普通變量var:1

加了@Scope注解多的實例prototype是不是一定就是線程安全的呢？

@RestController
@Scope(value?=?"prototype")?//?加上@Scope注解，他有2個取值：單例-singleton 多實例-prototype
public?class?TestController?{
????private?int?var?=?0;
????private?static?int?staticVar?=?0;

????@GetMapping(value?=?"/test_var")
????public?String?test()?{
????????System.out.println("普通變量var:"?+?(++var)+?"---靜態(tài)變量staticVar:"?+?(++staticVar));
????????return?"普通變量var:"?+?var?+?"靜態(tài)變量staticVar:"?+?staticVar;
????}
}

看三次請求結(jié)果：

普通變量var:1---靜態(tài)變量staticVar:1
普通變量var:1---靜態(tài)變量staticVar:2
普通變量var:1---靜態(tài)變量staticVar:3

雖然每次都是單獨創(chuàng)建一個Controller但是扛不住他變量本身是static的呀，所以說呢，即便是加上@Scope注解也不一定能保證Controller 100%的線程安全。所以是否線程安全在于怎樣去定義變量以及Controller的配置。

所以來個全乎一點的實驗，代碼如下：

@RestController
@Scope(value?=?"singleton")?//?prototype?singleton
public?class?TestController?{

????private?int?var?=?0;?//?定義一個普通變量

????private?static?int?staticVar?=?0;?//?定義一個靜態(tài)變量

????@Value("${test-int}")
????private?int?testInt;?//?從配置文件中讀取變量

????ThreadLocal?tl?=?new?ThreadLocal<>();?//?用ThreadLocal來封裝變量

????@Autowired
????private?User?user;?//?注入一個對象來封裝變量

????@GetMapping(value?=?"/test_var")
????public?String?test()?{
????????tl.set(1);
????????System.out.println("先取一下user對象中的值："+user.getAge()+"===再取一下hashCode:"+user.hashCode());
????????user.setAge(1);
????????System.out.println("普通變量var:"?+?(++var)?+?"===靜態(tài)變量staticVar:"?+?(++staticVar)?+?"===配置變量testInt:"?+?(++testInt)
????????????????+?"===ThreadLocal變量tl:"?+?tl.get()+"===注入變量user:"?+?user.getAge());
????????return?"普通變量var:"?+?var?+?",靜態(tài)變量staticVar:"?+?staticVar?+?",配置讀取變量testInt:"?+?testInt?+?",ThreadLocal變量tl:"
????????????????+?tl.get()?+?"注入變量user:"?+?user.getAge();
????}
}

補充Controller以外的代碼：

config里面自己定義的Bean:User

@Configuration
public?class?MyConfig?{
????@Bean
????public?User?user(){
????????return?new?User();
????}
}

我暫時能想到的定義變量的方法就這么多了，三次http請求結(jié)果如下：

先取一下user對象中的值：0===再取一下hashCode:241165852
普通變量var:1===靜態(tài)變量staticVar:1===配置變量testInt:1===ThreadLocal變量tl:1===注入變量user:1
先取一下user對象中的值：1===再取一下hashCode:241165852
普通變量var:2===靜態(tài)變量staticVar:2===配置變量testInt:2===ThreadLocal變量tl:1===注入變量user:1
先取一下user對象中的值：1===再取一下hashCode:241165852
普通變量var:3===靜態(tài)變量staticVar:3===配置變量testInt:3===ThreadLocal變量tl:1===注入變量user:1

可以看到，在單例模式下Controller中只有用ThreadLocal封裝的變量是線程安全的。為什么這樣說呢？我們可以看到3次請求結(jié)果里面只有ThreadLocal變量值每次都是從0+1=1的，其他的幾個都是累加的，而user對象呢，默認值是0，第二交取值的時候就已經(jīng)是1了，關(guān)鍵他的hashCode是一樣的，說明每次請求調(diào)用的都是同一個user對象。

下面將TestController 上的@Scope注解的屬性改一下改成多實例的：@Scope(value = "prototype")，其他都不變，再次請求，結(jié)果如下：

先取一下user對象中的值：0===再取一下hashCode:853315860
普通變量var:1===靜態(tài)變量staticVar:1===配置變量testInt:1===ThreadLocal變量tl:1===注入變量user:1
先取一下user對象中的值：1===再取一下hashCode:853315860
普通變量var:1===靜態(tài)變量staticVar:2===配置變量testInt:1===ThreadLocal變量tl:1===注入變量user:1
先取一下user對象中的值：1===再取一下hashCode:853315860
普通變量var:1===靜態(tài)變量staticVar:3===配置變量testInt:1===ThreadLocal變量tl:1===注入變量user:1

分析這個結(jié)果發(fā)現(xiàn)，多實例模式下普通變量，取配置的變量還有ThreadLocal變量都是線程安全的，而靜態(tài)變量和user（看他的hashCode都是一樣的）對象中的變量都是非線程安全的。

也就是說盡管TestController 是每次請求的時候都初始化了一個對象，但是靜態(tài)變量始終是只有一份的，而且這個注入的user對象也是只有一份的。靜態(tài)變量只有一份這是當然的咯，那么有沒有辦法讓user對象可以每次都new一個新的呢？當然可以：

public?class?MyConfig?{
????@Bean
????@Scope(value?=?"prototype")
????public?User?user(){
????????return?new?User();
????}????
}

在config里面給這個注入的Bean加上一個相同的注解@Scope(value = "prototype")就可以了，再來請求一下看看：

先取一下user對象中的值：0===再取一下hashCode:1612967699
普通變量var:1===靜態(tài)變量staticVar:1===配置變量testInt:1===ThreadLocal變量tl:1===注入變量user:1
先取一下user對象中的值：0===再取一下hashCode:985418837
普通變量var:1===靜態(tài)變量staticVar:2===配置變量testInt:1===ThreadLocal變量tl:1===注入變量user:1
先取一下user對象中的值：0===再取一下hashCode:1958952789
普通變量var:1===靜態(tài)變量staticVar:3===配置變量testInt:1===ThreadLocal變量tl:1===注入變量user:1

可以看到每次請求的user對象的hashCode都不是一樣的，每次賦值前取user中的變量值也都是默認值0。

下面總結(jié)一下：

1、在@Controller/@Service等容器中，默認情況下，scope值是單例-singleton的，也是線程不安全的。

2、盡量不要在@Controller/@Service等容器中定義靜態(tài)變量，不論是單例(singleton)還是多實例(prototype)他都是線程不安全的。

3、默認注入的Bean對象，在不設(shè)置scope的時候他也是線程不安全的。

4、一定要定義變量的話，用ThreadLocal來封裝，這個是線程安全的

感謝閱讀