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        Spring 中的 bean 是線程安全的嗎?

        共 8374字,需瀏覽 17分鐘

         ·

        2021-08-09 01:59

        面試官經(jīng)常喜歡問(wèn)Spring中的bean是不是線程安全的這個(gè)問(wèn)題用來(lái)考察對(duì)Spring  中Bean作用域的理解,先說(shuō)結(jié)論,Spring中的Bean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(shuō)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 Bean作用域

        Spring 的 bean 作用域(scope)類型有5種:

        1. singleton:單例,默認(rèn)作用域。

        2. prototype:原型,每次創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象。

        3. 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。

        4. session:會(huì)話,同一個(gè)會(huì)話共享一個(gè)實(shí)例,不同會(huì)話使用不用的實(shí)例。

        5. global-session:全局會(huì)話,所有會(huì)話共享一個(gè)實(shí)例。

        線程安全這個(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,也就是線程之間并不存在Bean共享,自然是不會(huì)有線程安全的問(wèn)題。

        單例Bean 對(duì)于單例Bean,所有線程都共享一個(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,也就是線程中的操作不會(huì)對(duì)Bean的成員執(zhí)行 查詢 以外的操作,那么這個(gè)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(wú)狀態(tài)的,只關(guān)注于方法本身。

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

        Spring中的Bean默認(rèn)是單例模式的,框架并沒有對(duì)bean進(jìn)行多線程的封裝處理。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 那就需要開發(fā)人員自己來(lái)進(jìn)行線程安全的保證,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(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)棧是線程私有的,它的生命周期與線程相同。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)行線程中。它們位于執(zhí)行線程的棧中,其他線程無(wú)法訪問(wèn)這個(gè)棧。

        所以其實(shí)任何無(wú)狀態(tài)單例都是線程安全的。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)

        也可以看看這篇加深理解:[關(guān)于Spring的@Controller @Service等的線程安全問(wèn)題],地址:https://blog.csdn.net/u012843361/article/details/84023869

        首先問(wèn)@Controller @Service是不是線程安全的?

        答:默認(rèn)配置下不是的。

        為啥呢?因?yàn)槟J(rèn)情況下@Controller沒有加上@Scope,沒有加@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(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。

        小結(jié)

        1. 在 @Controller/@Service 等容器中,默認(rèn)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(shí)例(prototype)他都是線程不安全的。
        3. 默認(rèn)注入的Bean對(duì)象,在不設(shè)置scope的時(shí)候他也是線程不安全的。
        4. 一定要定義變量的話,用ThreadLocal來(lái)封裝,這個(gè)是線程安全的。

        來(lái)源 | cnblogs.com/myseries/p/11729800.html


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