java-springboot框架并发讨论-各层代码的并发问题

前言

Spring Boot默认以单例模式运行，无状态设计的Controller、Service、DAO层天然支持高并发。Controller/Service避免实例变量，使用局部变量或线程安全集合（如ConcurrentHashMap）；DAO层通过ThreadLocal绑定数据库连接，配合连接池实现线程隔离。共享资源需同步（synchronized）或原子类（AtomicInteger）。异步任务用@Async+线程池提升吞吐量，Tomcat线程池参数优化请求处理能力。核心原则：无状态优先，有状态资源必须显式控制线程安全，避免跨请求数据污染。

1. Controller 层并发机制

默认行为

• 天然支持并发 ：Spring MVC 的 Controller 默认是单例（Singleton），所有 HTTP 请求共享同一个 Controller 实例。 • 线程安全风险 ：若 Controller 中存在实例变量 （如 private int count;），多个线程同时修改该变量会导致数据错乱。

正确写法示例

java 复制代码

@RestController
public class SafeController {
    // 正确：无状态设计，所有变量均为局部变量或线程安全对象
    @GetMapping("/safe")
    public String safeEndpoint() {
        int localVar = 0; // 局部变量，线程安全
        return "OK";
    }

    // 错误：实例变量，多线程并发修改会导致问题
    private int unsafeCounter = 0;
    @GetMapping("/unsafe")
    public String unsafeEndpoint() {
        unsafeCounter++; // 非原子操作，线程不安全
        return "Count: " + unsafeCounter;
    }
}

解决方案

• 无状态设计 ：Controller 中避免使用实例变量，所有数据通过方法参数或线程安全对象（如 ConcurrentHashMap）传递。 • 同步控制 （必要时）：使用 synchronized 或 ReentrantLock 保护临界区，但会降低并发性能。

2. Service 层并发机制

默认行为

• 单例模式 ：Spring 管理的 Service Bean 默认是单例，所有请求共享同一个实例。 • 线程安全条件：若 Service 中无共享可变状态（如只操作局部变量或线程安全对象），则天然支持并发。

正确写法示例

java 复制代码

@Service
public class OrderService {
    // 正确：无状态Service，依赖注入的Dao也是线程安全的（假设Dao无状态）
    public void createOrder(Order order) {
        // 操作数据库（Dao层本身线程安全）
        orderDao.insert(order);
    }

    // 错误：实例变量，多线程并发修改会出错
    private Map<Long, Order> cache = new HashMap<>();
    public void addToCache(Order order) {
        cache.put(order.getId(), order); // HashMap非线程安全
    }
}

解决方案

• 使用线程安全集合 ：如 ConcurrentHashMap 替代 HashMap。 • 依赖注入 Prototype Bean ：通过 @Scope("prototype") 让每次注入创建新实例（慎用，通常不推荐）。

3. DAO/Repository 层并发机制

默认行为

• 连接池管理 ：通过如 HikariCP 等数据库连接池，每个线程从池中获取独立连接。 • 线程安全前提 ：ORM 框架（如 MyBatis、JPA）的 SqlSession 或 EntityManager 非线程安全 ，但 Spring 通过 ThreadLocal 绑定到当前线程，确保每个线程使用独立实例。

安全写法示例

java 复制代码

@Repository
public class UserDao {
    // MyBatis Mapper由Spring动态代理，默认线程安全
    @Autowired
    private UserMapper userMapper;

    public User getById(Long id) {
        return userMapper.selectById(id); // 实际调用的是ThreadLocal绑定的SqlSession
    }
}

4. 全局共享资源风险

常见陷阱

java 复制代码

@Component
public class GlobalCounter {
    private int count = 0; // 实例变量，多线程修改会出错

    public void increment() {
        count++;
    }
}

解决方案

• 原子类 ：使用 AtomicInteger 替代 int。 • 同步控制：

java 复制代码

public synchronized void increment() {
    count++;
}

并发性能优化建议

Controller 层 • 避免在 Controller 中直接处理耗时操作（如复杂计算、同步IO）。 • 使用 @Async 异步处理：

java 复制代码

@GetMapping("/async")
public CompletableFuture<String> asyncEndpoint() {
    return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        // 异步处理逻辑
        return "Result";
    });
}

Service 层 • 使用 @Transactional 控制事务边界，避免长事务。 • 批量操作时使用数据库批量插入（如 JPA 的 saveAll）。

全局配置 • 调整 Tomcat 线程池参数：

yaml 复制代码

server:
  tomcat:
    max-threads: 200
    min-spare-threads: 10

总结

层级	是否天然线程安全	关键注意事项
Controller	是（仅限无状态设计）	避免实例变量，所有状态通过参数传递
Service	是（仅限无状态设计）	使用线程安全集合或同步控制
DAO	是（依赖框架正确配置）	确保 ORM 工具正确绑定到线程
全局组件	否	必须显式实现线程安全

核心原则 ：保持无状态设计，必要时使用线程安全工具（如 ConcurrentHashMap、AtomicInteger），避免在高层（Controller/Service）中管理可变共享状态。