DevNotes - SpringMVC如何保证Controller的并发安全 - 《Java 笔记》

Controller不是线程安全的
Controller并发安全的解决办法

Java SpringMVC
单例模式（Singleton）是程序设计中一种非常重要的设计模式，设计模式也是Java面试重点考察的一个方面。面试经常会问到的一个问题是：SpringMVC中的Controller是单例还是多例，很多同学可能会想当然认为Controller是多例，其实不然。
根据Tomcat官网中的介绍，对于一个浏览器请求，Tomcat会指定一个处理线程，或是在线程池中选取空闲的，或者新建一个线程。

Each incoming request requires a thread for the duration of that request. If more simultaneous requests are received than can be handled by the currently available request processing threads, additional threads will be created up to the configured maximum (the value of the maxThreads attribute). If still more simultaneous requests are received, they are stacked up inside the server socket created by the Connector, up to the configured maximum (the value of the acceptCountattribute). Any further simultaneous requests will receive “connection refused” errors, until resources are available to process them. —— https://tomcat.apache.org/tomcat-7.0-doc/config/http.html

在Tomcat容器中，每个servlet是单例的。在SpringMVC中，Controller 默认也是单例。 采用单例模式的最大好处，就是可以在高并发场景下极大地节省内存资源，提高服务抗压能力。
单例模式容易出现的问题是：在Controller中定义的实例变量，在多个请求并发时会出现竞争访问，Controller中的实例变量不是线程安全的。

Controller不是线程安全的

正因为Controller默认是单例，所以不是线程安全的。如果用SpringMVC 的 Controller时，尽量不在 Controller中使用实例变量，否则会出现线程不安全性的情况，导致数据逻辑混乱。
举一个简单的例子，在一个Controller中定义一个非静态成员变量 num 。通过Controller成员方法来对 num 增加。

@Controller
public class TestController {
    private int num = 0;
    @RequestMapping("/addNum")
    public void addNum() {
        System.out.println(++num);
    }
}

在本地运行后：

首先访问 http://localhost:8080/addNum，得到的答案是1；
再次访问 http://localhost:8080/addNum，得到的答案是 2。
两次访问得到的结果不同，num已经被修改，并不是希望的结果，接口的幂等性被破坏。

从这个例子可以看出，所有的请求访问同一个Controller实例，Controller的私有成员变量就是线程共用的。某个请求对应的线程如果修改了这个变量，那么在别的请求中也可以读到这个变量修改后的的值。

Controller并发安全的解决办法

如果要保证Controller的线程安全，有以下解决办法：

尽量不要在 Controller 中定义成员变量 ；
如果必须要定义一个非静态成员变量，那么可以通过注解 @Scope(“prototype”) ，将Controller设置为多例模式。
```
@Controller
@Scope(value="prototype")
public class TestController {
  private int num = 0;
  @RequestMapping("/addNum")
  public void addNum() {
      System.out.println(++num);
  }
}
```
Scope属性是用来声明IOC容器中的对象（Bean ）允许存在的限定场景，或者说是对象的存活空间。在对象进入相应的使用场景之前，IOC容器会生成并装配这些对象；当该对象不再处于这些使用场景的限定时，容器通常会销毁这些对象。
Controller也是一个Bean，默认的 Scope 属性为Singleton ，也就是单例模式。如果Bean的 Scope 属性设置为 prototype 的话，容器在接受到该类型对象的请求时，每次都会重新生成一个新的对象给请求方。

Controller 中使用 ThreadLocal 变量。 每一个线程都有一个变量的副本。

public class TestController {
  private int num = 0;
  private final ThreadLocal <Integer> uniqueNum =
      new ThreadLocal <Integer> () {
      @Override protected Integer initialValue() {
          return num;
      }
  };
  @RequestMapping("/addNum")
  public void addNum() {
      int unum = uniqueNum.get();
      uniqueNum.set(++unum);
      System.out.println(uniqueNum.get());
  }
}

以上代码运行以后，每次请求 http://localhost:8080/addNum，得到的结果都是1。
更严格的做法是用AtomicInteger类型定义成员变量，对于成员变量的操作使用AtomicInteger的自增方法完成。
总的来说，还是尽量不要在 Controller 中定义成员变量为好。