Spring 的 Bean 默认都是单例的,某些情况下,单例是并发不安全的,以 Controller 举例,问题根源在于,我们可能会在 Controller 中定义成员变量,如此一来,多个请求来临,进入的都是同一个单例的 Controller 对象,并对此成员变量的值进行修改操作,因此会互相影响,无法达到并发安全(不同于线程隔离的概念,后面会解释到)的效果。
首先来举个例子,证明单例的并发不安全性:
@Controller public class HomeController { private int i; @GetMapping("testsingleton1") @ResponseBody public int test1() { return ++i; } }
多次访问此 url,可以看到每次的结果都是自增的,所以这样的代码显然是并发不安全的。
如何解决呢?
我们为了让无状态的海量 HTTP 请求之间不受影响,我们可以采取以下几种措施:
1、单例变原型
对 web 项目,可以 Controller 类上加注解 @Scope("prototype") 或@Scope("request"),对非 web 项目,在 Component 类上添加注解 @Scope("prototype") 。
这种方式实现起来非常简单,但是很大程度上增大了 Bean 创建实例化销毁的服务器资源开销。
2、线程隔离类 ThreadLocal
有人想到了线程隔离类 ThreadLocal,我们尝试将成员变量包装为 ThreadLocal,以试图达到并发安全,同时打印出 HTTP 请求的线程名,修改代码如下:
@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(); } }
多次访问此 url 测试一把,打印日志如下:
从日志分析出,二十多次的连续请求得到的结果有 1 有 2 有 3 等等,而我们期望不管我并发请求有多少,每次的结果都是 1;同时可以发现 web 服务器默认的请求线程池大小为 10,这 10 个核心线程可以被之后不同的 HTTP 请求复用,所以这也是为什么相同线程名的结果不会重复的原因。
ThreadLocal 的方式可以达到线程隔离,但还是无法达到并发安全。
3、尽量避免使用成员变量
有人说,单例 Bean 的成员变量这么麻烦,能不用成员变量就尽量避免这么用,在业务允许的条件下,将成员变量替换为 RequestMapping 方法中的局部变量,多省事。这种方式自然是最恰当的,本人也是最推荐。代码修改如下:
@Controller public class HomeController { @GetMapping("testsingleton1") @ResponseBody public int test1() { int i = 0; // TODO biz code return ++i; } }
但当很少的某种情况下,必须使用成员变量呢,我们该怎么处理?
4、使用并发安全的类
Java 作为功能性超强的编程语言,API 丰富,如果非要在单例 Bean 中使用成员变量,可以考虑使用并发安全的容器,如 ConcurrentHashMap、ConcurrentHashSet 等等,将我们的成员变量(一般可以是当前运行中的任务列表等这类变量)包装到这些并发安全的容器中进行管理即可。
5、分布式或微服务的并发安全
如果还要进一步考虑到微服务或分布式服务的影响,方式 4 便不足以处理了,所以可以借助于可以共享某些信息的分布式缓存中间件如 Redis 等,这样即可保证同一种服务的不同服务实例都拥有同一份共享信息(如当前运行中的任务列表等这类变量)。