關於synchronized鎖在Spring事務中進行資料更新同步，仍出現執行緒安全問題

猿碼道發表於2018-01-29
synchronizedSpring執行緒

1 問題描述

最近有小夥伴在做商品抽獎活動時，在對獎品庫存進行扣減，有執行緒安全的問題，遂加鎖synchronized進行同步，但發現加鎖後並沒有控制住庫存執行緒安全的問題，導致庫存仍被超發。

先簡單介紹下，各層的技術架構：

中間層框架：Spring 4.1.0

持久層：MyBatis 3.2.6

MVC框架：Spring MVC 4.1.0

存在問題的程式碼：

@Override
public void saveMemberTicket(ApplyTicketReq applyTicketReq) throws ServiceException {
    synchronized (this.class) {
        // 檢查庫存是否有剩餘
        preCheck(applyTicketReq);

        // 扣減庫存
        modifyTicketAmount(applyTicketReq);
    }
}
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庫存扣減超發問題具體描述：

  1. 當庫存剩餘為1時，執行緒1拿到鎖進入同步程式碼塊，扣減庫存，執行緒2等待鎖；

  2. 當執行緒1執行完同步程式碼塊時，執行緒2拿到鎖，執行同步程式碼塊，檢查到的庫存剩餘仍為1；【此時，庫存應該為0，產生庫存扣減超發問題】

2 排查問題

排查問題開始之前，簡單說下自己排查問題的幾個原則（僅供參考）：

  1. 問題重現：一定要先重現問題，任何重現不了的問題，都不是問題。同理，任何存在的問題，都必然能再次重現。

  2. 由近及遠：先確認自己的程式碼無問題，然後再去確認外部程式碼無問題（如：框架程式碼，第三方程式碼等）。

  3. 由外到內：程式就是一個IPO，有輸入Input（如：引數、環境等）也有輸出Out（如：結果、異常等），輸出Out是問題的表象，先確定外部因素Input無問題，再確認程式程式碼邏輯無問題。

  4. 由淺入深：其實就是由易到難、自上向下，先從上層應用排查問題，如：上層API、應用層、HTTP傳輸等，然後再確認底層應用排查問題，如：底層API、網路層、系統層、位元組碼、JVM等；

  1. 確定synchronized關鍵字是否起作用；【建議：儘量慎用synchronized關鍵字，非常影響程式效能】

    根據多執行緒併發測試，可以確認多執行緒之間是同步執行synchronized程式碼塊，確認synchronized同步執行沒問題。

  2. 確定Spring事務是否提交成功；檢視Spring 事務配置：

    <!-- Transaction Support -->
<tx:advice id="useTxAdvice" transaction-manager="txManager">
    <tx:attributes>
        <tx:method name="*remove*" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception" no-rollback-for="com.xxx.exception.ServiceException"/>
        <tx:method name="*save*" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception" no-rollback-for="com.xxx.exception.ServiceException"/>
        <tx:method name="*modify*" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception" no-rollback-for="com.xxx.exception.ServiceException"/>
        <tx:method name="*update*" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception" no-rollback-for="com.xxx.exception.ServiceException"/>
        <tx:method name="create*" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception" no-rollback-for="com.xxx.exception.ServiceException"/>
        <tx:method name="fill*" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception" no-rollback-for="com.xxx.exception.ServiceException"/>
        <tx:method name="cancel*" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception" no-rollback-for="com.xxx.exception.ServiceException"/>
        <tx:method name="*chang*" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception" no-rollback-for="com.xxx.exception.ServiceException"/>
        <tx:method name="handleLotteryResult" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception" no-rollback-for="com.xxx.exception.ServiceException"/>

        <tx:method name="find*" propagation="SUPPORTS"/>
        <tx:method name="get*" propagation="SUPPORTS"/>
        <tx:method name="query*" propagation="SUPPORTS"/>
        <tx:method name="page*" propagation="SUPPORTS"/>
        <tx:method name="count*" propagation="SUPPORTS"/>
    </tx:attributes>
</tx:advice>

<!--把事務控制在Service層-->
<aop:config>
    <aop:pointcut id="pc" expression="execution(public * com.xxx..service.*.*(..))" />
    <aop:advisor pointcut-ref="pc" advice-ref="useTxAdvice" />
</aop:config>
複製程式碼

    由於Spring事務是通過AOP實現的，所以在saveMemberTicket方法執行之前會有開啟事務，之後會有提交事務邏輯。而synchronized程式碼塊執行是在事務之內執行的，可以推斷在synchronized程式碼塊執行完時，事務還未提交，其他執行緒進入synchronized程式碼塊後，讀取的庫存資料不是最新的。

3 解決問題

將synchronized關鍵字加入到Controller層，使synchronized鎖的範圍大於事務控制的範圍。

@RequestMapping(value = "applyTicket")
@ResponseBody
public void applyTicket(@FromJson ApplyTicketReq applyTicketReq) throws Exception {
    synchronized (String.valueOf(applyTicketReq.getMemberRoomId()).intern()) {
        synchronized (String.valueOf(applyTicketReq.getTicketId()).intern()) {
            service.saveMemberTicket(applyTicketReq);
        }
    }
    responseMessage(ModelResult.CODE_200,ModelResult.SUCCESS);
}
複製程式碼

4 總結問題

根據以上的排查過程，已經很清楚的確認了事務與鎖之間存在的問題。由於事務範圍大於鎖程式碼塊範圍，在鎖程式碼塊執行完成後，此時事務還未提交，導致此時進入鎖程式碼塊的其他執行緒，讀到的仍是原有的庫存資料。

關於程式加鎖自己的一點見解：

  1. 建議程式中儘量不要加鎖；

  2. 儘量在業務和程式碼層，解決執行緒安全的問題，實現無鎖的執行緒安全；

  3. 如果以上兩點都做不到，一定要加鎖，儘量使用java.util.concurrent包下的鎖（因為是非阻塞鎖，基於CAS演算法實現，具體可以檢視AQS類的實現）；

  4. 如果以上三點仍然都做不到，一定要加阻塞鎖：synchronized鎖，兩個原則：（1）儘量減小鎖粒度；（2）儘量減小鎖的程式碼範圍；

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