Spring Boot執行緒安全指南

哪個Spring作用域是執行緒安全的？
為了回答這個問題，首先需要了解Spring何時建立新執行緒。

在基於servlet的標準Spring Web應用程式中，每個新的HTTP請求都會生成一個新執行緒。如果容器為特定請求建立一個新的bean例項，我們可以說這個bean是執行緒安全的。

讓我們來看一下Spring中的作用域，並關注容器何時建立它們。

Spring單例執行緒安全嗎？
簡短的回答是：不
這是因為單例Bean的生命週期很長。這些bean可能會在來自不同使用者的許多HTTP請求中反覆使用。如果不使用@Lazy ，框架會在應用程式啟動時建立唯一的一個bean例項，並確保使用者會自動連線並重用相同的這個例項。只要容器存在，這個單例Bean例項一直會存在。

但框架並不控制單例的使用方式。如果兩個不同的執行緒同時執行單例的方法，則不能保證兩個呼叫都將同步並在能順序執行。（需要synchronize等鎖才能實現同步）

換句話說，您有責任確保您的程式碼在多執行緒環境中安全執行。Spring不會為你做這事。

請求級別作用域Request scope
如果你想確保你的bean是執行緒安全的，你應該使用@RequestScope，顧名思義，Spring將這種bean例項繫結到特定的Web請求。
這種bean例項不在多個執行緒之間共享，因此您不必關心併發。

但是等一下。

如果這種bean的併發很大，建立bean的新例項就比重用現有例項要慢。這時候，使用單例Bean，除非你有一個真正的用例場景可以使用RequestScope的bean。

會話級別作用域
Spring將會話bean與特定使用者關聯。當新使用者訪問您的應用程式時，將建立一個新的會話Bean例項，併為該使用者的所有請求重用該例項。

如您所知，某些使用者的請求可能是併發的。因此，會話bean不是執行緒安全的。它們的生命週期比請求作用域bean長。多個請求可以同時呼叫同一個會話bean。

prototype Bean
我把原型範圍作為最後討論的範圍，因為我們無法清楚地說它始終是執行緒安全的。Prototype的執行緒安全性取決於包含原型的bean的作用域。

只要使用者需要這個Bean的例項，Spring就會根據需要建立原型bean。（類似new object一樣呼叫一次建立一次）；

想象一下，你的應用程式中有兩個bean。一個是單例Bean，第二個是請求作用域的bean。兩者都依賴於第三個原型的bean。

讓我們先考慮單例bean：因為單例不是執行緒安全的，所以對其原型方法的呼叫也可以同時執行。當多個執行緒共享單例時，Spring注入該單例的原型的單個例項也將被共享。

對於請求作用域的bean：Spring為每個Web請求建立此類元件的新例項。每個請求都繫結到一個單獨的執行緒。因此，請求bean的每個例項都獲得自己的原型bean例項。在這種情況下，您可以將原型視為執行緒安全的。

那麼Spring Web控制器是否是執行緒安全的？

這取決於這種控制器的作用域。

如果將控制器定義為預設的單例bean，則它不是執行緒安全的。將預設作用域更改為會話級別的，也不會使控制器安全。但是，請求作用域將使控制器bean安全地用於併發Web請求。

如果將控制器定義為原型bean，因為我們從不將控制器注入其他Bean，它們是我們應用程式的入口點。那麼當您將控制器定義為原型bean時，Spring的行為如何？

當您將控制器定義為原型時，Spring框架將為每個Web請求建立一個新例項。除非將它們注入不安全的作用域bean，否則可以將原型作用域的控制器視為執行緒安全的。

如何使任何Spring bean執行緒安全？
可以做的最好的辦法是解決訪問同步問題。
怎麼做？
使您的bean類變成無狀態。（banq注：又回到了EJB的無狀態bean和有態Bean,無狀態實際是不可變）

如果bean的方法執行不修改其例項的欄位屬性，則bean是無狀態的。

更改方法內的區域性變數是完全可以的，因為對方法的每次呼叫都會為這些變數分配記憶體。與在所有非靜態方法之間共享的例項欄位不同。

完美的無狀態bean沒有欄位，但你不會經常看到這樣的實用程式類。通常，您的bean有一些欄位。但是透過應用一些簡單的規則，您可以使任何bean無狀態且執行緒安全。

如何使Spring bean無狀態？
將所有bean欄位設定為final，以指示在bean欄位的生命週期中不應再次重新分配。


但是不要將欄位修改與重新分配混淆！使所有bean的欄位final不會使它成為無狀態。如果在執行時期間可以更改分配給bean的最終欄位的值，則此類bean仍然不是執行緒安全的。

比如使用final String， 無法更改String欄位的值，String類是不可變的，就像Integer，Boolean和其他原始包裝器一樣。在這種情況下，您還可以安全地使用基本型別。但是更復雜的物件如Collection，Map或自定義資料類呢？

對於像集合這樣的常見型別，您可以使用標準Java庫中可以找到的不可變實現。您可以使用Java 9中新增的工廠方法輕鬆建立不可變集合。如果您仍使用舊版本，請不要擔心。您還可以在Collections類中找到轉換方法，如unmodifiableList（）。

如果涉及自定義資料型別，則必須確保它們是不可變的。在Java中建立不可變類超出了本文的範圍。(banq注：業務型別儘量使用值物件)

有狀態Spring bean中的執行緒安全變數
無狀態bean聽起來像銀彈。但是，如果您已經擁有有狀態bean並且必須在其中一個欄位上同步訪問許可權呢？

在這種情況下，您有一個經典的Java問題，即對類欄位的併發修改訪問。Spring框架不會為您解決它。您需要選擇一種可能的解決方案：

• synchronized 關鍵字和鎖定-此選項使您可以訪問同步的最大控制，但還需要更深入的瞭解在並行環境中使用的機制。
• 原子變數 - 您可以在Java標準庫中找到一小組執行緒安全型別。該包中的型別可以安全地用作共享有狀態bean中的欄位。
• 併發集合 - 除了原子變數之外，Java還為我們提供了一些有用的集合，我們可以使用它們而不必擔心併發訪問問題。

在Spring元件中實現執行緒安全的方法​​​​​​​
正如我們已經討論過的，Spring本身並沒有解決併發訪問的問題。如果bean的範圍不是執行緒安全的，但其方法包含一些您總是希望安全執行的關鍵程式碼，請在該方法上使用synchronized關鍵字。

結論
我們需要知道Spring框架在多執行緒環境中的情況。必須自行提供執行緒安全性時的保障。

banq:其實可變資料或狀態都是儲存資料庫，如果將資料庫作為業務核心，就不必擔心多執行緒問題，但是六邊形和乾淨架構中，需要將資料庫作為技術放到業務核心之外，在這種架構下，就需要多注意多執行緒問題。在普通場景下多執行緒問題基本由資料庫技術解決了。本文問題只適合作為面試問答。