Spring 中的bean 是线程安全的吗?

结论: 不是线程安全的

Spring容器中的Bean是否线程安全,容器本身并没有提供Bean的线程安全策略,因此可以说Spring容器中的Bean本身不具备线程安全的特性,但是具体还是要结合具体scope的Bean去研究。

Spring 的 bean 作用域(scope)类型
  1、singleton:单例,默认作用域。

  2、prototype:原型,每次创建一个新对象。

  3、request:请求,每次Http请求创建一个新对象,适用于WebApplicationContext环境下。

  4、session:会话,同一个会话共享一个实例,不同会话使用不用的实例。

  5、global-session:全局会话,所有会话共享一个实例。

线程安全这个问题,要从单例与原型Bean分别进行说明。

原型Bean
  对于原型Bean,每次创建一个新对象,也就是线程之间并不存在Bean共享,自然是不会有线程安全的问题。

单例Bean
  对于单例Bean,所有线程都共享一个单例实例Bean,因此是存在资源的竞争。

  如果单例Bean,是一个无状态Bean,也就是线程中的操作不会对Bean的成员执行查询以外的操作,那么这个单例Bean是线程安全的。比如Spring mvc 的 Controller、Service、Dao等,这些Bean大多是无状态的,只关注于方法本身。

 

 

spring单例,为什么controller、service和dao确能保证线程安全?

  Spring中的Bean默认是单例模式的,框架并没有对bean进行多线程的封装处理。
  实际上大部分时间Bean是无状态的(比如Dao) 所以说在某种程度上来说Bean其实是安全的。
  但是如果Bean是有状态的 那就需要开发人员自己来进行线程安全的保证,最简单的办法就是改变bean的作用域 把 "singleton"改为’‘protopyte’ 这样每次请求Bean就相当于是 new Bean() 这样就可以保证线程的安全了。

  有状态就是有数据存储功能
  无状态就是不会保存数据
  

  controller、service和dao层本身并不是线程安全的,只是如果只是调用里面的方法,而且多线程调用一个实例的方法,会在内存中复制变量,这是自己的线程的工作内存,是安全的。

  想理解原理可以看看《深入理解JVM虚拟机》,2.2.2节:

Java虚拟机栈是线程私有的,它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型:每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。

 

  《Java并发编程实战》第3.2.2节:

局部变量的固有属性之一就是封闭在执行线程中。
它们位于执行线程的栈中,其他线程无法访问这个栈。

  所以其实任何无状态单例都是线程安全的。
  Spring的根本就是通过大量这种单例构建起系统,以事务脚本的方式提供服务

 

也可以看看这篇加深理解: 关于Spring的@Controller @Service等的线程安全问题

首先问@Controller @Service是不是线程安全的?
  答:默认配置下不是的。为啥呢?因为默认情况下@Controller没有加上@Scope,没有加@Scope就是默认值singleton,单例的。意思就是系统只会初始化一次Controller容器,所以每次请求的都是同一个Controller容器,当然是非线程安全的。举个栗子:

@RestController
public class TestController {

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

在postman里面发三次请求,结果如下:

普通变量var:1
普通变量var:2
普通变量var:3

说明他不是线程安全的。怎么办呢?可以给他加上上面说的@Scope注解,如下:  

@RestController
@Scope(value = "prototype") // 加上@Scope注解,他有2个取值:单例-singleton 多实例-prototype
public class TestController {

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

这样一来,每个请求都单独创建一个Controller容器,所以各个请求之间是线程安全的,三次请求结果:

普通变量var:1
普通变量var:1
普通变量var:1

加了@Scope注解多的实例prototype是不是一定就是线程安全的呢?  

@RestController
@Scope(value = "prototype") // 加上@Scope注解,他有2个取值:单例-singleton 多实例-prototype
public class TestController {
    private int var = 0;
    private static int staticVar = 0;

    @GetMapping(value = "/test_var")
    public String test() {
        System.out.println("普通变量var:" + (++var)+ "---静态变量staticVar:" + (++staticVar));
        return "普通变量var:" + var + "静态变量staticVar:" + staticVar;
    }
}

看三次请求结果:

普通变量var:1---静态变量staticVar:1
普通变量var:1---静态变量staticVar:2
普通变量var:1---静态变量staticVar:3

  虽然每次都是单独创建一个Controller但是扛不住他变量本身是static的呀,所以说呢,即便是加上@Scope注解也不一定能保证Controller 100%的线程安全。所以是否线程安全在于怎样去定义变量以及Controller的配置。所以来个全乎一点的实验,代码如下:  

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

    private int var = 0; // 定义一个普通变量

    private static int staticVar = 0; // 定义一个静态变量

    @Value("${test-int}")
    private int testInt; // 从配置文件中读取变量

    ThreadLocal<Integer> tl = new ThreadLocal<>(); // 用ThreadLocal来封装变量

    @Autowired
    private User user; // 注入一个对象来封装变量

    @GetMapping(value = "/test_var")
    public String test() {
        tl.set(1);
        System.out.println("先取一下user对象中的值:"+user.getAge()+"===再取一下hashCode:"+user.hashCode());
        user.setAge(1);
        System.out.println("普通变量var:" + (++var) + "===静态变量staticVar:" + (++staticVar) + "===配置变量testInt:" + (++testInt)
                + "===ThreadLocal变量tl:" + tl.get()+"===注入变量user:" + user.getAge());
        return "普通变量var:" + var + ",静态变量staticVar:" + staticVar + ",配置读取变量testInt:" + testInt + ",ThreadLocal变量tl:"
                + tl.get() + "注入变量user:" + user.getAge();
    }
}

补充Controller以外的代码:
config里面自己定义的Bean:User

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

我暂时能想到的定义变量的方法就这么多了,三次http请求结果如下:

先取一下user对象中的值:0===再取一下hashCode:241165852
普通变量var:1===静态变量staticVar:1===配置变量testInt:1===ThreadLocal变量tl:1===注入变量user:1
先取一下user对象中的值:1===再取一下hashCode:241165852
普通变量var:2===静态变量staticVar:2===配置变量testInt:2===ThreadLocal变量tl:1===注入变量user:1
先取一下user对象中的值:1===再取一下hashCode:241165852
普通变量var:3===静态变量staticVar:3===配置变量testInt:3===ThreadLocal变量tl:1===注入变量user:1

  可以看到,在单例模式下Controller中只有用ThreadLocal封装的变量是线程安全的。为什么这样说呢?我们可以看到3次请求结果里面只有ThreadLocal变量值每次都是从0+1=1的,其他的几个都是累加的,而user对象呢,默认值是0,第二交取值的时候就已经是1了,关键他的hashCode是一样的,说明每次请求调用的都是同一个user对象。
下面将TestController 上的@Scope注解的属性改一下改成多实例的:@Scope(value = "prototype"),其他都不变,再次请求,结果如下:

先取一下user对象中的值:0===再取一下hashCode:853315860
普通变量var:1===静态变量staticVar:1===配置变量testInt:1===ThreadLocal变量tl:1===注入变量user:1
先取一下user对象中的值:1===再取一下hashCode:853315860
普通变量var:1===静态变量staticVar:2===配置变量testInt:1===ThreadLocal变量tl:1===注入变量user:1
先取一下user对象中的值:1===再取一下hashCode:853315860
普通变量var:1===静态变量staticVar:3===配置变量testInt:1===ThreadLocal变量tl:1===注入变量user:1

  分析这个结果发现,多实例模式下普通变量,取配置的变量还有ThreadLocal变量都是线程安全的,而静态变量和user(看他的hashCode都是一样的)对象中的变量都是非线程安全的。也就是说尽管TestController 是每次请求的时候都初始化了一个对象,但是静态变量始终是只有一份的,而且这个注入的user对象也是只有一份的。静态变量只有一份这是当然的咯,那么有没有办法让user对象可以每次都new一个新的呢?当然可以:

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

在config里面给这个注入的Bean加上一个相同的注解@Scope(value = "prototype")就可以了,再来请求一下看看:

先取一下user对象中的值:0===再取一下hashCode:1612967699
普通变量var:1===静态变量staticVar:1===配置变量testInt:1===ThreadLocal变量tl:1===注入变量user:1
先取一下user对象中的值:0===再取一下hashCode:985418837
普通变量var:1===静态变量staticVar:2===配置变量testInt:1===ThreadLocal变量tl:1===注入变量user:1
先取一下user对象中的值:0===再取一下hashCode:1958952789
普通变量var:1===静态变量staticVar:3===配置变量testInt:1===ThreadLocal变量tl:1===注入变量user:1

可以看到每次请求的user对象的hashCode都不是一样的,每次赋值前取user中的变量值也都是默认值0。
下面总结一下:

  1、在@Controller/@Service等容器中,默认情况下,scope值是单例-singleton的,也是线程不安全的。  2、尽量不要在@Controller/@Service等容器中定义静态变量,不论是单例(singleton)还是多实例(prototype)他都是线程不安全的。  3、默认注入的Bean对象,在不设置scope的时候他也是线程不安全的。  4、一定要定义变量的话,用ThreadLocal来封装,这个是线程安全的

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