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關於Spring的@Controller @Service等的執行緒安全問題

首先問@Controller @Service是不是執行緒安全的?
答:預設配置下不是的。為啥呢?因為預設情況下@Controller沒有加上@Scope,沒有加@Scope就是預設值singleton,單例的。意思就是系統只會初始化一次Controller容器,所以每次請求的都是同一個Controller容器,當然是非執行緒安全的。舉個栗子:

@RestController
public class TestController {

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

在postman裡面發三次請求,結果如下:

普通變數var:1
普通變數var:2
普通變數var:3

說明他不是執行緒安全的。怎麼辦呢?可以給他加上上面說的@Scope註解,如下:

@RestController
@Scope(value = "prototype") // 加上@Scope註解,他有2個取值:單例-singleton 多例項-prototype
public class TestController {

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

這樣一來,每個請求都單獨建立一個Controller容器,所以各個請求之間是執行緒安全的,三次請求結果:

普通變數var:1
普通變數var:1
普通變數var:1

加了@Scope註解多的例項prototype是不是一定就是執行緒安全的呢?

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

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

看三次請求結果:

普通變數var:1---靜態變數staticVar:1
普通變數var:1---靜態變數staticVar:2
普通變數var:1---靜態變數staticVar:3

雖然每次都是單獨建立一個Controller但是扛不住他變數本身是static的呀,所以說呢,即便是加上@Scope註解也不一定能保證Controller 100%的執行緒安全。所以是否執行緒安全在於怎樣去定義變數以及Controller的配置。所以來個全乎一點的實驗,程式碼如下:

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

	private int var = 0; // 定義一個普通變數

	private static int staticVar = 0; // 定義一個靜態變數

	@Value("${test-int}")
	private int testInt; // 從配置檔案中讀取變數

	ThreadLocal<Integer> tl = new ThreadLocal<>(); // 用ThreadLocal來封裝變數

	@Autowired
	private User user; // 注入一個物件來封裝變數

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

補充Controller以外的程式碼:
config裡面自己定義的Bean:User

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

我暫時能想到的定義變數的方法就這麼多了,三次http請求結果如下:

先取一下user物件中的值:0===再取一下hashCode:241165852
普通變數var:1===靜態變數staticVar:1===配置變數testInt:1===ThreadLocal變數tl:1===注入變數user:1
先取一下user物件中的值:1===再取一下hashCode:241165852
普通變數var:2===靜態變數staticVar:2===配置變數testInt:2===ThreadLocal變數tl:1===注入變數user:1
先取一下user物件中的值:1===再取一下hashCode:241165852
普通變數var:3===靜態變數staticVar:3===配置變數testInt:3===ThreadLocal變數tl:1===注入變數user:1

可以看到,在單例模式下Controller中只有用ThreadLocal封裝的變數是執行緒安全的。為什麼這樣說呢?我們可以看到3次請求結果裡面只有ThreadLocal變數值每次都是從0+1=1的,其他的幾個都是累加的,而user物件呢,預設值是0,第二交取值的時候就已經是1了,關鍵他的hashCode是一樣的,說明每次請求呼叫的都是同一個user物件。
下面將TestController 上的@Scope註解的屬性改一下改成多例項的:@Scope(value = "prototype"),其他都不變,再次請求,結果如下:

先取一下user物件中的值:0===再取一下hashCode:853315860
普通變數var:1===靜態變數staticVar:1===配置變數testInt:1===ThreadLocal變數tl:1===注入變數user:1
先取一下user物件中的值:1===再取一下hashCode:853315860
普通變數var:1===靜態變數staticVar:2===配置變數testInt:1===ThreadLocal變數tl:1===注入變數user:1
先取一下user物件中的值:1===再取一下hashCode:853315860
普通變數var:1===靜態變數staticVar:3===配置變數testInt:1===ThreadLocal變數tl:1===注入變數user:1

分析這個結果發現,多例項模式下普通變數,取配置的變數還有ThreadLocal變數都是執行緒安全的,而靜態變數和user(看他的hashCode都是一樣的)物件中的變數都是非執行緒安全的。也就是說盡管TestController 是每次請求的時候都初始化了一個物件,但是靜態變數始終是隻有一份的,而且這個注入的user物件也是隻有一份的。靜態變數只有一份這是當然的咯,那麼有沒有辦法讓user物件可以每次都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裡面給這個注入的Bean加上一個相同的註解@Scope(value = "prototype")就可以了,再來請求一下看看:

先取一下user物件中的值:0===再取一下hashCode:1612967699
普通變數var:1===靜態變數staticVar:1===配置變數testInt:1===ThreadLocal變數tl:1===注入變數user:1
先取一下user物件中的值:0===再取一下hashCode:985418837
普通變數var:1===靜態變數staticVar:2===配置變數testInt:1===ThreadLocal變數tl:1===注入變數user:1
先取一下user物件中的值:0===再取一下hashCode:1958952789
普通變數var:1===靜態變數staticVar:3===配置變數testInt:1===ThreadLocal變數tl:1===注入變數user:1

可以看到每次請求的user物件的hashCode都不是一樣的,每次賦值前取user中的變數值也都是預設值0。
下面總結一下:

  1. 在@Controller/@Service等容器中,預設情況下,scope值是單例-singleton的,也是執行緒不安全的。
  2. 儘量不要在@Controller/@Service等容器中定義靜態變數,不論是單例(singleton)還是多例項(prototype)他都是執行緒不安全的。
  3. 預設注入的Bean物件,在不設定scope的時候他也是執行緒不安全的。
  4. 一定要定義變數的話,用ThreadLocal來封裝,這個是執行緒安全的