Spring默认Bean为单例,有状态单例在多线程场景的问题

走查代码时发现有dubbo接口,将入参作为了类的成员变量。Spring内大多数注释默认是单例的,也就是说这样形成了一个有状态的单例。
在单线程环境,或者入参固定的场景下,这样是没有问题的,但是在并发情况下,成员变量的获取可能会有问题。

问题代码模拟

为了方便使用@Service模拟问题接口:

@Service
public class SingletonStateTestService {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(SingletonStateTestService.class);

    private int serviceState;  // 成员变量,可能有并发问题

    public void stateTest(int state) throws InterruptedException {
        logger.info("request state is {}", state);
        serviceState = state;
        Thread.sleep(1000);
        logger.info("serviceState is {}", serviceState);
    }
}

模拟多线程调用:

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            int finalI = i;
            // 使用5各线程,分别传入不同的入参
            new Thread(() ->{
                try {
                    service.stateTest(finalI);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }

实际执行结果如下:
在这里插入图片描述
入参的5个state各不同,但是打印的成员变量serviceState却有重复的。

预期的结果应该为:每个接口将传入的state赋值给成员变量serviceState,每个接口打印不同的serviceState。

造成原因

Spring大多数的bean默认都是单例Bean,单例的类全局只有一个实例。也就是说测试接口只有一个实例,每次调用时,入参的state都会覆盖之前的设置。在并发场景下,可能存在后面的线程覆盖了前面未结束线程设置的成员变量,导致前面的线程获取的成员变量不正确
在这里插入图片描述

解决方法

单例中使用成员变量可能造成并发问题,若仍需要保持使用单例模式的话,需要去掉成员变量

1. 成员变量改为方法的内部参数

将成员变量去掉,需要使用的部分作为方法参数带着。

2. 使用TreadLocal

若需要使用的方法太多,不方便所有的方法都加参数。可以使用TreadLocal。

@Service
public class SingletonStateTestService {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(SingletonStateTestService.class);

    private static final ThreadLocal<Integer> STATE = new NamedThreadLocal<>("STATE");

    public void stateTest(int state) throws InterruptedException {
        logger.info("request state is {}", state);
        try {
            STATE.set(state);
            Thread.sleep(1000);
            logger.info("serviceState is {}", STATE.get());
        }
        finally {
            STATE.remove();
        }
    }
}

每个线程都用自己维护自己的变量,不会造成并发问题。
返回结果:
在这里插入图片描述

Spring中,Bean默认作用域是单例模式,即每个容器只会创建一个实。对于单例模式Bean,如果多个线程同时访问该Bean的方法或属性,可能会引发线程安全问题。这是因为多个线程共享同一个实,对实的修改可能会相互干扰。因此,需要特别注意在单例模式下处理线程安全问题。 对于解决单例模式下的线程安全问题,可以采取以下几种方式: 1. 方法级别加锁:在需要保证线程安全的方法上使用synchronized关键字,确保同一时间只能有一个线程访问该方法。这种方式简直接,但会降低并发性能。 2. 使用ThreadLocal:ThreadLocal是Java提供的一种线程级别的变量隔离机制。可以将需要共享的对象存储在ThreadLocal中,每个线程都拥有自己的副本,避免了线程安全问题。可以将非线程安全的对象存储在ThreadLocal中,确保每个线程都使用自己的对象副本。 3. 将Bean的作用域设置为prototype:使用prototype作用域的Bean在每次被注入或获取时都会创建一个新的实,解决了单例模式下的线程安全问题。可以通过在Bean的配置文件中设置scope属性为"prototype"来实现。 总结起来,为了解决Spring Bean单例模式下的线程安全问题,可以采用方法级别加锁、使用ThreadLocal或将Bean的作用域设置为prototype等方式来保证线程安全性。具体选择哪种方式需要根据实际场景和需求来决定。
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