Spring 中的bean 是線程安全的嗎？

結論： 不是線程安全的

Spring容器中的Bean是否線程安全，容器本身並沒有提供Bean的線程安全策略，因此可以說Spring容器中的Bean本身不具備線程安全的特性，但是具體還是要結合具體scope的Bean去研究。

Spring 的 bean 作用域（scope）類型
　　1、singleton:單例，默認作用域。

　　2、prototype:原型，每次創建一個新對象。

　　3、request:請求，每次Http請求創建一個新對象，適用於WebApplicationContext環境下。

　　4、session:會話，同一個會話共享一個實例，不同會話使用不用的實例。

　　5、global-session:全局會話，所有會話共享一個實例。

線程安全這個問題，要從單例與原型Bean分別進行說明。

原型Bean
　　對於原型Bean,每次創建一個新對象，也就是線程之間並不存在Bean共享，自然是不會有線程安全的問題。

單例Bean
　　對於單例Bean,所有線程都共享一個單例實例Bean,因此是存在資源的競爭。

　　如果單例Bean,是一個無狀態Bean，也就是線程中的操作不會對Bean的成員執行查詢以外的操作，那么這個單例Bean是線程安全的。比如Spring mvc 的 Controller、Service、Dao等，這些Bean大多是無狀態的，只關注於方法本身。

 

 

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

　　Spring中的Bean默認是單例模式的，框架並沒有對bean進行多線程的封裝處理。
　　實際上大部分時間Bean是無狀態的（比如Dao） 所以說在某種程度上來說Bean其實是安全的。
　　但是如果Bean是有狀態的 那就需要開發人員自己來進行線程安全的保證，最簡單的辦法就是改變bean的作用域 把 "singleton"改為’‘protopyte’ 這樣每次請求Bean就相當於是 new Bean() 這樣就可以保證線程的安全了。

　　有狀態就是有數據存儲功能
　　無狀態就是不會保存數據
　　

　　controller、service和dao層本身並不是線程安全的，只是如果只是調用里面的方法，而且多線程調用一個實例的方法，會在內存中復制變量，這是自己的線程的工作內存，是安全的。

　　想理解原理可以看看《深入理解JVM虛擬機》，2.2.2節：

Java虛擬機棧是線程私有的，它的生命周期與線程相同。虛擬機棧描述的是Java方法執行的內存模型：每個方法在執行的同時都會創建一個棧幀用於存儲局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息。

 

　　《Java並發編程實戰》第3.2.2節：

局部變量的固有屬性之一就是封閉在執行線程中。
它們位於執行線程的棧中，其他線程無法訪問這個棧。

　　所以其實任何無狀態單例都是線程安全的。
　　Spring的根本就是通過大量這種單例構建起系統，以事務腳本的方式提供服務

 

也可以看看這篇加深理解： 關於Spring的@Controller @Service等的線程安全問題

首先問@Controller @Service是不是線程安全的？
　　答：默認配置下不是的。為啥呢？因為默認情況下@Controller沒有加上@Scope，沒有加@Scope就是默認值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，當然是非線程安全的。舉個栗子：

@RestController
public class TestController {

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

在postman里面發三次請求，結果如下：

1 2 3

普通變量var:1 普通變量var:2 普通變量var:3

說明他不是線程安全的。怎么辦呢？可以給他加上上面說的@Scope注解，如下：　　

@RestController
@Scope(value = "prototype") // 加上@Scope注解，他有2個取值：單例-singleton 多實例-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，每個請求都單獨創建一個Controller容器，所以各個請求之間是線程安全的，三次請求結果：

1 2 3

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個取值：單例-singleton 多實例-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)+ "---靜態變量staticVar:" + (++staticVar));
        return "普通變量var:" + var + "靜態變量staticVar:" + staticVar;
    }
}

看三次請求結果：

1 2 3

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

　　雖然每次都是單獨創建一個Controller但是扛不住他變量本身是static的呀，所以說呢，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於怎樣去定義變量以及Controller的配置。所以來個全乎一點的實驗，代碼如下：　　

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

    private int var = 0; // 定義一個普通變量

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

    @Value("${test-int}")
    private int testInt; // 從配置文件中讀取變量

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

    @Autowired
    private User user; // 注入一個對象來封裝變量

    @GetMapping(value = "/test_var")
    public String test() {
        tl.set(1);
        System.out.println("先取一下user對象中的值："+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();
    }
}

我暫時能想到的定義變量的方法就這么多了，三次http請求結果如下：

1 2 3 4 5 6

先取一下user對象中的值：0===再取一下hashCode:241165852 普通變量var:1===靜態變量staticVar:1===配置變量testInt:1===ThreadLocal變量tl:1===注入變量user:1 先取一下user對象中的值：1===再取一下hashCode:241165852 普通變量var:2===靜態變量staticVar:2===配置變量testInt:2===ThreadLocal變量tl:1===注入變量user:1 先取一下user對象中的值：1===再取一下hashCode:241165852 普通變量var:3===靜態變量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。為什么這樣說呢？我們可以看到3次請求結果里面只有ThreadLocal變量值每次都是從0+1=1的，其他的幾個都是累加的，而user對象呢，默認值是0，第二交取值的時候就已經是1了，關鍵他的hashCode是一樣的，說明每次請求調用的都是同一個user對象。
下面將TestController 上的@Scope注解的屬性改一下改成多實例的：@Scope(value = "prototype")，其他都不變，再次請求，結果如下：

1 2 3 4 5 6

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

　　分析這個結果發現，多實例模式下普通變量，取配置的變量還有ThreadLocal變量都是線程安全的，而靜態變量和user（看他的hashCode都是一樣的）對象中的變量都是非線程安全的。也就是說盡管TestController 是每次請求的時候都初始化了一個對象，但是靜態變量始終是只有一份的，而且這個注入的user對象也是只有一份的。靜態變量只有一份這是當然的咯，那么有沒有辦法讓user對象可以每次都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里面給這個注入的Bean加上一個相同的注解@Scope(value = "prototype")就可以了，再來請求一下看看：

1 2 3 4 5 6

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

可以看到每次請求的user對象的hashCode都不是一樣的，每次賦值前取user中的變量值也都是默認值0。
下面總結一下：

　　1、在@Controller/@Service等容器中，默認情況下，scope值是單例-singleton的，也是線程不安全的。
　　2、盡量不要在@Controller/@Service等容器中定義靜態變量，不論是單例(singleton)還是多實例(prototype)他都是線程不安全的。
　　3、默認注入的Bean對象，在不設置scope的時候他也是線程不安全的。
　　4、一定要定義變量的話，用ThreadLocal來封裝，這個是線程安全的