Spring中Bean（@Controller、@Service

总结

1. 在@Controller、@Service等容器中，默认情况下，是单例的，也是线程不安全的。
2. 尽量不要在@Controller、@Service等容器中定义静态变量，不论是单例(singleton)还是多实例(prototype)他都是线程不安全的。
3. 默认注入的Bean对象，在不设置scope的时候他也是线程不安全的。
4. 一定要定义变量的话，用ThreadLocal来封装，这个是线程安全的

问题来源

最近的一个需求，控制库存，避免超卖问题，使用的Google的Guava包中的RateLimiter（一种令牌桶算法的实现），控制并发量大时每秒的请求处理限额；
RateLimiter的使用非常简单，在对应的Controller中初始化一个RateLimiter，在需要限流控制的方法上调用即可，下面代码示例；

.......
此处省略包引用等
.......
@RestController
public class IndexController{

    // 每秒产生10个令牌
    private RateLimiter rateLimiter = RateLimiter.create(10);

    @RequestMapping("test")
    public String test() {
        if (rateLimiter.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
            return "请求成功";
        }
        return "当前请求较多，请稍候重试";
    }
}

问题

如果每次请求打到Controller时，都是一个新的Controller来处理的话，这里的RateLimiter是不会起作用的，所以这里的Controller应该是单例的，那如果是单例的话，是不是会有线程安全的问题？

• Spring中的Bean是单例的吗？
• Spring中Bean是否是线程安全的？

结论

• 1、Spring中Bean初始化时可以指定以哪种方式初始化，默认是单例的，Bean可以指定scope来控制，scope的取值有以下几种：

1、singleton:单例(默认)。
2、prototype:原型，每次创建一个新对象。
3、request:请求，每次Http请求创建一个新对象，适用于WebApplicationContext环境下。
4、session:会话，同一个会话共享一个实例，不同会话使用不用的实例。

• 2、Spring容器中的Bean是否线程安全，容器本身并没有提供Bean的线程安全策略，因此可以说Spring容器中的Bean本身不具备线程安全的特性，但是具体还是要结合具体scope的Bean去研究。

单例Bean：所有线程都共享一个单例实例Bean,因此是存在资源的竞争。
原型Bean：每次创建一个新对象，也就是线程之间并不存在Bean共享，自然是不会有线程安全的问题。

验证及线程安全控制

// 自定义的注入对象
@Configuration
public class MyConfig {
    @Bean
    public User user(){
        return new User();
    }
}

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

    private int var = 0; // 定义一个普通变量

    private static int staticVar = 0; // 定义一个静态变量

    @Value("${test-int}")
    private int testInt; // 从配置文件中读取变量

    ThreadLocal<Integer> tl = new ThreadLocal<>(); // 用ThreadLocal来封装变量

    @Autowired
    private User user; // 注入一个对象来封装变量

    @GetMapping(value = "/test_var")
    public String test() {
        tl.set(1);
        System.out.println("先取一下user对象中的值："+user.getAge()+"===再取一下hashCode:"+user.hashCode());
        user.setAge(1);
        System.out.println("普通变量var:" + (++var) + "===静态变量staticVar:" + (++staticVar) + "===配置变量testInt:" + (++testInt)
                + "===ThreadLocal变量tl:" + tl.get()+"===注入变量user:" + user.getAge());
        return "普通变量var:" + var + ",静态变量staticVar:" + staticVar + ",配置读取变量testInt:" + testInt + ",ThreadLocal变量tl:"
                + tl.get() + "注入变量user:" + user.getAge();
    }
}

请求结果

先取一下user对象中的值：0===再取一下hashCode:241165852
普通变量var:1===静态变量staticVar:1===配置变量testInt:1===ThreadLocal变量tl:1===注入变量user:1

先取一下user对象中的值：1===再取一下hashCode:241165852
普通变量var:2===静态变量staticVar:2===配置变量testInt:2===ThreadLocal变量tl:1===注入变量user:1

先取一下user对象中的值：1===再取一下hashCode:241165852
普通变量var:3===静态变量staticVar:3===配置变量testInt:3===ThreadLocal变量tl:1===注入变量user:1

可以看到，在单例模式下Controller中只有用ThreadLocal封装的变量是线程安全的。为什么这样说呢？我们可以看到3次请求结果里面只有ThreadLocal变量值每次都是从0+1=1的，其他的几个都是累加的，而user对象呢，默认值是0，第二交取值的时候就已经是1了，关键他的hashCode是一样的，说明每次请求调用的都是同一个user对象。
下面将TestController 上的@Scope注解的属性改一下改成多实例的：@Scope(value = "prototype")，其他都不变，再次请求，结果如下：

先取一下user对象中的值：0===再取一下hashCode:853315860
普通变量var:1===静态变量staticVar:1===配置变量testInt:1===ThreadLocal变量tl:1===注入变量user:1

先取一下user对象中的值：1===再取一下hashCode:853315860
普通变量var:1===静态变量staticVar:2===配置变量testInt:1===ThreadLocal变量tl:1===注入变量user:1

先取一下user对象中的值：1===再取一下hashCode:853315860
普通变量var:1===静态变量staticVar:3===配置变量testInt:1===ThreadLocal变量tl:1===注入变量user:1

分析这个结果发现，多实例模式下普通变量，取配置的变量还有ThreadLocal变量都是线程安全的，而静态变量和user（看他的hashCode都是一样的）对象中的变量都是非线程安全的。也就是说尽管TestController 是每次请求的时候都初始化了一个对象，但是静态变量始终是只有一份的，而且这个注入的user对象也是只有一份的。静态变量只有一份这是当然的咯，那么有没有办法让user对象可以每次都new一个新的呢？当然可以：

public class MyConfig {
    @Bean
    @Scope(value = "prototype")
    public User user(){
        return new User();
    }    
}

在config里面给这个注入的Bean加上一个相同的注解@Scope(value = "prototype")就可以了，再来请求一下看看：

先取一下user对象中的值：0===再取一下hashCode:1612967699
普通变量var:1===静态变量staticVar:1===配置变量testInt:1===ThreadLocal变量tl:1===注入变量user:1

先取一下user对象中的值：0===再取一下hashCode:985418837
普通变量var:1===静态变量staticVar:2===配置变量testInt:1===ThreadLocal变量tl:1===注入变量user:1

先取一下user对象中的值：0===再取一下hashCode:1958952789
普通变量var:1===静态变量staticVar:3===配置变量testInt:1===ThreadLocal变量tl:1===注入变量user:1

可以看到每次请求的user对象的hashCode都不是一样的，每次赋值前取user中的变量值也都是默认值0。