Question

spring singleton实例中的变量怎么保证线程安全

Answer 1

spring中管理的bean实例默认情况下是单例的[sigleton类型],就还有prototype类型
按其作用域来讲有sigleton,prototype,request,session,global session。

spring中的单例与设计模式里面的单例略有不同，设计模式的单例是在整个应用中只有一个实例，而spring中的单例是在一个IoC容器中就只有一个实例。
但spring中的单例也不会影响应用的并发访问，【不会出现各个线程之间的等待问题，或是死锁问题】因为大多数时候客户端都在访问我们应用瞎贺中的业务对象，而这些业务对象并

没有做线程的并发限制，只是在这个时候我们不应该在业务对象中设置那些容易造成出错的成员变量，在并发访问时候这些成员变量将会是并发线程中的此仿共享对象，那么这个时候

就会出现意外情况。

那么我们的Eic-server的所有的业务对象中的成员变量如，在Dao中的xxxDao,或controller中的xxxService，都会被多个线程共享，那么这些对象不会出现同步问题吗，比如会造

成数据库的插入，更新异常？
还有我们的实体bean，从客户端传递到后台的controller-->service-->Dao,这一个流程中，他们这些对象都是单例的，那么这些单例的对象在处理我们的传递到后台的实体bean不

会出问题吗？
答：[实体bean不是单例的]，并没有交给spring来管理，每次我们都手动的New出来的【如EMakeType et = new EMakeType();】，所以即使是那些处理我们提交数据的业务处理类

是被多线程共享的，但是他们处理的数据并不是共享的，数据时每一个线程都有自己的一份，所以在数据这个方面是不会出现线程同步方面的问题的。但是那些的在Dao中的

xxxDao,或controller中的xxxService，这些对象都是单例那么就会出现线程同步的问题。但是话又说回来了，这些对象虽然会被多个进程并发访问，可我们访问的是他们里面的方

法，这些类里面通常不会含有成员变量，那个Dao里面的ibatisDao是框架里面封装好的，已经被测试，不会出现线程同步问题了。所以出问题的地方就是我们自己系统里面的业务

对象，所以我们一定要注意这些业务对象里面千万不能要独立成员变量，否则会出错。

所以我们在应用森神纤中的业务对象如下例子；
controller中的成员变量List和paperService：
public class TestPaperController extends BaseController {
private static final int List = 0;
@Autowired
@Qualifier("papersService")
private TestPaperService papersService ;
public Page queryPaper(int pageSize, int page,TestPaper paper) throws EicException{
RowSelection localRowSelection = getRowSelection(pageSize, page);
List<TestPaper> paperList = papersService.queryPaper(paper,localRowSelection);
Page localPage = new Page(page, localRowSelection.getTotalRows(),
paperList);
return localPage;

}

service里面的成员变量ibatisEntityDao：

@SuppressWarnings("unchecked")
@Service("papersService")
@Transactional(rollbackFor = { Exception.class })
public class TestPaperServiceImpl implements TestPaperService {
@Autowired
@Qualifier("ibatisEntityDao")
private IbatisEntityDao ibatisEntityDao;
private static final String NAMESPACE_TESTPAPER = "com.its.exam.testpaper.model.TestPaper";
private static final String BO_NAME[] = { "试卷仓库" };
private static final String BO_NAME2[] = { "试卷配置试题" };
private static final String BO_NAME1[] = { "试卷试题类型" };
private static final String NAMESPACE_TESTQUESTION="com.its.exam.testpaper.model.TestQuestion";
public List<TestPaper> queryPaper(TestPaper paper,RowSelection paramRowSelection) throws EicException{
try {

return (List<TestPaper>) ibatisEntityDao.queryForListWithPage(
NAMESPACE_TESTPAPER, "queryPaper", paper,paramRowSelection);
} catch (Exception exception) {
exception.printStackTrace();
throw new EicException(exception, "eic", "0001", BO_NAME);
}

}

由上面可以看出，虽然我们这个应用里面含有成员变量，但是并不会出现线程同步方面的问题，因为，controller里面的成员变量private TestPaperService papersService ;之

所以会成为成员变量，我们的目的是注入，将其实例化进而访问里面的方法，private static final int List = 0;是final的不会被改变。
service里面的private IbatisEntityDao ibatisEntityDao;是框架本身的线程同步问题已解决【其解决方案很有可能就是使用ThreadLocal，见下面】。

这下面的bean 一个是通过BeanFactory getBean得到，一个是业务对象testPaper.getClass()，得到，通过不同客户端的浏览器访问，可得到下面结论，
springIoC容器管理的bean就是单例，因为不同的访问均得到相同的对象【在应用开启的状态下，不重新启动应用下，即在同一次的应用运行中】

-------------------------spring 中的sigleton ,这才是真正的整个应用下面就一个实例:class

com.its.exam.testpaper.service.impl.TestPaperServiceImpl$$EnhancerByCGLIB$$584b889d
-------------------------spring 中的sigleton ,这才是真正的整个应用下面就一个实例:class

com.its.exam.testpaper.service.impl.TestPaperServiceImpl$$EnhancerByCGLIB$$584b889d
-------------------------spring 中的sigleton ,这才是真正的整个应用下面就一个实例:class

com.its.exam.testpaper.service.impl.TestPaperServiceImpl$$EnhancerByCGLIB$$584b889d
-------------------------spring 中的sigleton ,这才是真正的整个应用下面就一个实例:class

com.its.exam.testpaper.service.impl.TestPaperServiceImpl$$EnhancerByCGLIB$$584b889d

Spring框架对单例的支持是采用单例注册表的方式进行实现的，详见“Spring设计模式——单例模式”这篇文章。

至于spring如何实现那些个有状态bean[如RequestContextHolder、TransactionSynchronizationManager、LocaleContextHolder]的线程安全，如下原理：详见“ThreadLocal百度百科”，还可以参考网上这篇文章：“浅谈Spring声明式事务管理ThreadLocal和JDKProxy”。

　　虽然代码清单9‑3这个ThreadLocal实现版本显得比较幼稚，但它和JDK所提供的ThreadLocal类在实现思路上是相近的。

在Java的多线程编程中，为保证多个线程对共享变量的安全访问，通常会使用synchronized来保证同一时刻只有一个线程对共享变量进行操作。但在有些情况下，synchronized不能保证多线程对共享变量的正确读写。例如类有一个类变量，该类变量会被多个类方法读写，当多线程操作该类的实例对象时，如果线程对类变量有读取、写入操作就会发生类变量读写错误，即便是在类方法前加上synchronized也无效，因为同一个线程在两次调用方法之间时锁是被释放的，这时其它线程可以访问对象的类方法，读取或修改类变量。这种情况下可以将类变量放到ThreadLocal类型的对象中，使变量在每个线程中都有独立拷贝，不会出现一个线程读取变量时而被另一个线程修改的现象。

　　为了说明多线程访问对于类变量和ThreadLocal变量的影响，QuerySvc中分别设置了类变量sql和ThreadLocal变量，使用时先创建 QuerySvc的一个实例对象，然后产生多个线程，分别设置不同的sql实例对象，然后再调用execute方法，读取sql的值，看是否是set方法中写入的值。这种场景类似web应用中多个请求线程携带不同查询条件对一个servlet实例的访问，然后servlet调用业务对象，并传入不同查询条件，最后要保证每个请求得到的结果是对应的查询条件的结果。

　　先创建一个QuerySvc实例对象，然后创建若干线程来调用QuerySvc的set和execute方法，每个线程传入的sql都不一样，从运行结果可以看出sql变量中值不能保证在execute中值和set设置的值一样，在 web应用中就表现为一个用户查询的结果不是自己的查询条件返回的结果，而是另一个用户查询条件的结果；而ThreadLocal中的值总是和set中设置的值一样，这样通过使用ThreadLocal获得了线程安全性。

　　如果一个对象要被多个线程访问，而该对象存在类变量被不同类方法读写，为获得线程安全，可以用ThreadLocal来替代类变量。

同步机制的比较　　ThreadLocal和线程同步机制相比有什么优势呢？ThreadLocal和线程同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题。

　　在同步机制中，通过对象的锁机制保证同一时间只有一个线程访问变量。这时该变量是多个线程共享的，使用同步机制要求程序慎密地分析什么时候对变量进行读写，什么时候需要锁定某个对象，什么时候释放对象锁等繁杂的问题，程序设计和编写难度相对较大。

　　而ThreadLocal则从另一个角度来解决多线程的并发访问。ThreadLocal会为每一个线程提供一个独立的变量副本，从而隔离了多个线程对数据的访问冲突。因为每一个线程都拥有自己的变量副本，从而也就没有必要对该变量进行同步了。ThreadLocal提供了线程安全的共享对象，在编写多线程代码时，可以把不安全的变量封装进ThreadLocal。

　　由于ThreadLocal中可以持有任何类型的对象，低版本JDK所提供的get()返回的是Object对象，需要强制类型转换。但JDK 5.0通过泛型很好的解决了这个问题，在一定程度地简化ThreadLocal的使用，代码清单 9 2就使用了JDK 5.0新的ThreadLocal版本。

　　概括起来说，对于多线程资源共享的问题，同步机制采用了“以时间换空间”的方式，而ThreadLocal采用了“以空间换时间”的方式。前者仅提供一份变量，让不同的线程排队访问，而后者为每一个线程都提供了一份变量，因此可以同时访问而互不影响。

　　Spring使用ThreadLocal解决线程安全问题

　　我们知道在一般情况下，只有无状态的Bean才可以在多线程环境下共享，在Spring中，绝大部分Bean都可以声明为singleton作用域。就是因为Spring对一些Bean（如RequestContextHolder、TransactionSynchronizationManager、LocaleContextHolder等）中非线程安全状态采用ThreadLocal进行处理，让它们也成为线程安全的状态，因为有状态的Bean就可以在多线程中共享了。

　　一般的Web应用划分为展现层、服务层和持久层三个层次，在不同的层中编写对应的逻辑，下层通过接口向上层开放功能调用。在一般情况下，从接收请求到返回响应所经过的所有程序调用都同属于一个线程，如图9‑2所示：

　　这样你就可以根据需要，将一些非线程安全的变量以ThreadLocal存放，在同一次请求响应的调用线程中，所有关联的对象引用到的都是同一个变量。

　　由于①处的conn是成员变量，因为addTopic()方法是非线程安全的，必须在使用时创建一个新TopicDao实例（非singleton）。下面使用ThreadLocal对conn这个非线程安全的“状态”进行改造：

　　代码清单4 TopicDao：线程安全

　　import java.sql.Connection;

　　import java.sql.Statement;

　　public class TopicDao {

　　①使用ThreadLocal保存Connection变量

　　private static ThreadLocal connThreadLocal = new ThreadLocal();

　　public static Connection getConnection(){

　　②如果connThreadLocal没有本线程对应的Connection创建一个新的Connection，

　　并将其保存到线程本地变量中。

　　if (connThreadLocal. get() == null) {

　　Connection conn = ConnectionManager.getConnection();

　　connThreadLocal.set(conn);

　　return conn;

　　}else{

　　return connThreadLocal. get();③直接返回线程本地变量

　　}

　　}

　　public void addTopic() {

　　④从ThreadLocal中获取线程对应的Connection

　　Statement stat = getConnection().createStatement();

　　}

　　}

　　不同的线程在使用TopicDao时，先判断connThreadLocal.是否是null，如果是null，则说明当前线程还没有对应的Connection对象，这时创建一个Connection对象并添加到本地线程变量中；如果不为null，则说明当前的线程已经拥有了Connection对象，直接使用就可以了。这样，就保证了不同的线程使用线程相关的Connection，而不会使用其它线程的Connection。因此，这个TopicDao就可以做到singleton共享了。