Spring 中的bean 是線(xiàn)程安全的嗎？
作者：myseries
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結(jié)論：不是線(xiàn)程安全的
Spring容器中的Bean是否線(xiàn)程安全，容器本身并沒(méi)有提供Bean的線(xiàn)程安全策略，因此可以說(shuō)Spring容器中的Bean本身不具備線(xiàn)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(lèi)型
singleton:單例，默認(rèn)作用域。 prototype:原型，每次創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象。 request:請(qǐng)求，每次Http請(qǐng)求創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象，適用于WebApplicationContext環(huán)境下。 session:會(huì)話(huà)，同一個(gè)會(huì)話(huà)共享一個(gè)實(shí)例，不同會(huì)話(huà)使用不用的實(shí)例。 global-session:全局會(huì)話(huà)，所有會(huì)話(huà)共享一個(gè)實(shí)例。
線(xiàn)程安全這個(gè)問(wèn)題，要從單例與原型Bean分別進(jìn)行說(shuō)明。
原型Bean
對(duì)于原型Bean,每次創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象，也就是線(xiàn)程之間并不存在Bean共享，自然是不會(huì)有線(xiàn)程安全的問(wèn)題。
單例Bean
對(duì)于單例Bean,所有線(xiàn)程都共享一個(gè)單例實(shí)例Bean,因此是存在資源的競(jìng)爭(zhēng)。
如果單例Bean,是一個(gè)無(wú)狀態(tài)Bean，也就是線(xiàn)程中的操作不會(huì)對(duì)Bean的成員執(zhí)行查詢(xún)以外的操作，那么這個(gè)單例Bean是線(xiàn)程安全的。比如Spring mvc 的 Controller、Service、Dao等，這些Bean大多是無(wú)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(xiàn)程安全？
Spring中的Bean默認(rèn)是單例模式的，框架并沒(méi)有對(duì)bean進(jìn)行多線(xiàn)程的封裝處理。
實(shí)際上大部分時(shí)間Bean是無(wú)狀態(tài)的（比如Dao） 所以說(shuō)在某種程度上來(lái)說(shuō)Bean其實(shí)是安全的。
但是如果Bean是有狀態(tài)的 那就需要開(kāi)發(fā)人員自己來(lái)進(jìn)行線(xiàn)程安全的保證，最簡(jiǎn)單的辦法就是改變bean的作用域 把 "singleton"改為’‘protopyte’ 這樣每次請(qǐng)求Bean就相當(dāng)于是 new Bean() 這樣就可以保證線(xiàn)程的安全了。
有狀態(tài)就是有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能 無(wú)狀態(tài)就是不會(huì)保存數(shù)據(jù) controller、service和dao層本身并不是線(xiàn)程安全的，只是如果只是調(diào)用里面的方法，而且多線(xiàn)程調(diào)用一個(gè)實(shí)例的方法，會(huì)在內(nèi)存中復(fù)制變量，這是自己的線(xiàn)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(jī)》，2.2.2節(jié)：
Java虛擬機(jī)棧是線(xiàn)程私有的，它的生命周期與線(xiàn)程相同。虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個(gè)方法在執(zhí)行的同時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀用于存儲(chǔ)局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息。
《Java并發(fā)編程實(shí)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(xiàn)程中。它們位于執(zhí)行線(xiàn)程的棧中，其他線(xiàn)程無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)這個(gè)棧。
所以其實(shí)任何無(wú)狀態(tài)單例都是線(xiàn)程安全的。
Spring的根本就是通過(guò)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)。搜索Java知音公眾號(hào)，回復(fù)“后端面試”，送你一份Java面試題寶典.pdf
首先問(wèn)@Controller @Service是不是線(xiàn)程安全的？
答：默認(rèn)配置下不是的。為啥呢？因?yàn)槟J(rèn)情況下@Controller沒(méi)有加上@Scope，沒(méi)有加@Scope就是默認(rèn)值singleton，單例的。意思就是系統(tǒng)只會(huì)初始化一次Controller容器，所以每次請(qǐng)求的都是同一個(gè)Controller容器，當(dāng)然是非線(xiàn)程安全的。舉個(gè)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(qǐng)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(shuō)明他不是線(xiàn)程安全的。怎么辦呢？可以給他加上上面說(shuō)的@Scope注解，如下：
@RestController
@Scope(value?=?"prototype")?//?加上@Scope注解，他有2個(gè)取值：?jiǎn)卫?singleton 多實(shí)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(lái)，每個(gè)請(qǐng)求都單獨(dú)創(chuàng)建一個(gè)Controller容器，所以各個(gè)請(qǐng)求之間是線(xiàn)程安全的，三次請(qǐng)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(shí)例prototype是不是一定就是線(xiàn)程安全的呢？
@RestController
@Scope(value?=?"prototype")?//?加上@Scope注解，他有2個(gè)取值：?jiǎn)卫?singleton 多實(shí)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(qǐng)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(dú)創(chuàng)建一個(gè)Controller但是扛不住他變量本身是static的呀，所以說(shuō)呢，即便是加上@Scope注解也不一定能保證Controller 100%的線(xiàn)程安全。所以是否線(xiàn)程安全在于怎樣去定義變量以及Controller的配置。
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所以來(lái)個(gè)全乎一點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)，代碼如下：
@RestController
@Scope(value?=?"singleton")?//?prototype?singleton
public?class?TestController?{
????private?int?var?=?0;?//?定義一個(gè)普通變量
????private?static?int?staticVar?=?0;?//?定義一個(gè)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(lái)封裝變量
????@Autowired
????private?User?user;?//?注入一個(gè)對(duì)象來(lái)封裝變量
????@GetMapping(value?=?"/test_var")
????public?String?test()?{
????????tl.set(1);
????????System.out.println("先取一下user對(duì)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(bǔ)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(shí)能想到的定義變量的方法就這么多了，三次http請(qǐng)求結(jié)果如下：
先取一下user對(duì)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(duì)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(duì)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(xiàn)程安全的。為什么這樣說(shuō)呢？我們可以看到3次請(qǐng)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(gè)都是累加的，而user對(duì)象呢，默認(rèn)值是0，第二交取值的時(shí)候就已經(jīng)是1了，關(guān)鍵他的hashCode是一樣的，說(shuō)明每次請(qǐng)求調(diào)用的都是同一個(gè)user對(duì)象。
下面將TestController 上的@Scope注解的屬性改一下改成多實(shí)例的：@Scope(value = "prototype")，其他都不變，再次請(qǐng)求，結(jié)果如下：
先取一下user對(duì)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(duì)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(duì)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(gè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，多實(shí)例模式下普通變量，取配置的變量還有ThreadLocal變量都是線(xiàn)程安全的，而靜態(tài)變量和user（看他的hashCode都是一樣的）對(duì)象中的變量都是非線(xiàn)程安全的。
也就是說(shuō)盡管TestController 是每次請(qǐng)求的時(shí)候都初始化了一個(gè)對(duì)象，但是靜態(tài)變量始終是只有一份的，而且這個(gè)注入的user對(duì)象也是只有一份的。靜態(tài)變量只有一份這是當(dāng)然的咯，那么有沒(méi)有辦法讓user對(duì)象可以每次都new一個(gè)新的呢？當(dāng)然可以：
public?class?MyConfig?{
????@Bean
????@Scope(value?=?"prototype")
????public?User?user(){
????????return?new?User();
????}????
}
在config里面給這個(gè)注入的Bean加上一個(gè)相同的注解@Scope(value = "prototype")就可以了，再來(lái)請(qǐng)求一下看看：
先取一下user對(duì)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(duì)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(duì)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(qǐng)求的user對(duì)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(rèn)值0。
下面總結(jié)一下：
1、在@Controller/@Service等容器中，默認(rèn)情況下，scope值是單例-singleton的，也是線(xiàn)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(shí)例(prototype)他都是線(xiàn)程不安全的。
3、默認(rèn)注入的Bean對(duì)象，在不設(shè)置scope的時(shí)候他也是線(xiàn)程不安全的。
4、一定要定義變量的話(huà)，用ThreadLocal來(lái)封裝，這個(gè)是線(xiàn)程安全的