devbox
笔触狂放9
这个屌丝很懒，什么也没留下！
关注作者
热门标签
热门文章
当前位置:   article > 正文

在多线程环境操作事务时，synchronized使用不当引发的线程安全问题，通过现象来了解Spring Aop原理_synchronized直接加载带事务的service方法上会出问题

作者：笔触狂放9 | 2024-05-25 06:52:14

赞

踩

synchronized直接加载带事务的service方法上会出问题

我们都知道，在多线程环境，可以用synchronized来做多线程同步，保护临界区资源，达到线程安全的目的。我们也知道synchronized和ReentrantLock的区别，如果不清楚两者区别的，请参考《synchronized和ReentrantLock的区别与适用场景的解析》。假设读这篇文章前大家已经会使用Springboot+Mysql+Mybatis，首先在文章前面提出几个问题，看你是否都知道，文章中会通过具体的代码来验证这些问题：

  1. 如下代码，没有加任何锁机制，多线程环境调用该方法，是否引发线程安全问题。例如，假定studentId=1的age初始值为0，50个线程同时调用该方法，age最终是多少
	@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
	public void incrementAge(Long studentId) {
	     studentMapper.incrementAge(studentId);
	}

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
	<update id="incrementAge">
	        update demo_student
	        set age=age+1
	        where id=#{studentId}
	</update>

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  1. 如下代码，synchronized关键字加在事务方法上，多线程环境调用该事务方法，是否能保证线程安全，例如，假定studentId=1的age初始值为0，50个线程同时调用该方法，age最终是多少
	@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
	public synchronized void syncIncrement(Long studentId) {
	    Student student = studentMapper.selectOne(studentId);
	    student.setAge(student.getAge() + 1);
	    studentMapper.updateStudent(student);
	}

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
	 <update id="updateStudent">
	        update demo_student
	        set age=#{student.age}
	        where id=#{student.id}
	 </update>

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  1. 如下代码，事务方法加上static，数据库操作以后抛出异常，事务是否会回滚。例如，假定studentId=1的age初始值为0，调用一次该方法，age是0还是1
	@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
    public static  void staticIncrement(Long studentId) {
        try {
            StudentMapper studentMapper = SpringUtils.getBean(StudentMapper.class);
            Student student = studentMapper.selectOne(studentId);
            student.setAge(student.getAge() + 1);
            studentMapper.updateStudent(student);

            System.out.println(1/0);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {

        }
    }

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  1. 这算是额外的问题，与本篇文章话题无关，但会考住很多人,下面这段代码finally块抛出异常，事务是否回滚，这里不做解答，不知道的可以验证一下
	@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
    public int increment(Long studentId) {
        try {
            StudentMapper studentMapper = SpringUtils.getBean(StudentMapper.class);
            Student student = studentMapper.selectOne(studentId);
            student.setAge(student.getAge() + 1);
            return studentMapper.updateStudent(student);

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println(1 / 0);
        }
        return 0;
    }

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  1. 该问题也与本篇文章无直接关系，也顺便提一下，也会考住很多人。下面这段代码执行返回值是多少
	@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
    public int increment(Long studentId) {
        try {
            StudentMapper studentMapper = SpringUtils.getBean(StudentMapper.class);
            Student student = studentMapper.selectOne(studentId);
            student.setAge(student.getAge() + 1);
            return studentMapper.updateStudent(student);

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return -1;
        } finally {
            return 100;
        }
    }

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15

下面首先贴出本篇文章重要代码，后面解析和验证问题都需要用到

  • 数据库表：学生信息表，包含id、name、age三个字段，表中有一条数据，如下图
    在这里插入图片描述
  • mybatis代码：两种更新操作，一种自增，一种直接更新成具体的值
	<update id="incrementAge">
        update demo_student
        set age=age+1
        where id=#{studentId}
    </update>
    <update id="updateStudent">
        update demo_student
        set age=#{student.age}
        where id=#{student.id}
    </update>

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • mapper接口：
@Mapper
public interface StudentMapper {
    void incrementAge(@Param("studentId") Long studentId);

    int updateStudent(@Param("student") Student student);

    Student selectOne(@Param("studentId") Long studentId);
}

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • service代码：
	@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
    public void incrementAge(Long studentId) {
        studentMapper.incrementAge(studentId);
    }

    @Transactional(rollbackFor = Exception.class)
    public synchronized int syncIncrement(Long studentId) {
        try {
            Student student = studentMapper.selectOne(studentId);
            student.setAge(student.getAge() + 1);
            return studentMapper.updateStudent(student);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return -1;
        } finally {
        }
    }
    @Transactional(rollbackFor = Exception.class)
    public static int staticIncrement(Long studentId) {
        try {
            StudentMapper studentMapper=SpringUtils.getBean(StudentMapper.class);
            Student student = studentMapper.selectOne(studentId);
            student.setAge(student.getAge() + 1);
            return studentMapper.updateStudent(student);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return -1;
        } finally {
        }
    }
    @Transactional(rollbackFor = Exception.class)
    public int increment(Long studentId) {
        try {
            Student student = studentMapper.selectOne(studentId);
            student.setAge(student.getAge() + 1);
            return studentMapper.updateStudent(student);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return -1;
        } finally {
        }
    }

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 32
  • 33
  • 34
  • 35
  • 36
  • 37
  • 38
  • 39
  • 40
  • 41
  • 42

sql的原子性

  • 执行如下测试代码
    @Test
    void testIncrement() {
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(500);
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(50);
        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            executorService.execute(() -> {
                try {
                    userService.incrementAge(1L);
                    countDownLatch.countDown();
                } catch (Exception e) {
					e.printStackTrace();
                } finally {
                }
            });
        }
        try {
            countDownLatch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 查看数据库age字段的值
    在这里插入图片描述
    从代码角度看，我们构造了一个固定大小的线程池，线程池核心线程50个，总共500个线程，也就是可能同时50个线程去并发的执行age的累加操作，我们并没有加任何的锁也没有加synchronized同步锁，但是最终数据保持准确性，可能有些人会有疑问，这就是sql的原子性问题。但这里如果换成调用increment方法（即先查询，再+1，最后更新到数据库），就会导致数据不准确，就是多线程环境未做临界资源的同步的结果。

结论：一条sql 具有原子性，不会有线程安全问题，和事务隔离级别没关系，因此问题1的答案就出来了。

synchronized失效

我们知道，synchronized如果加在普通方法上，锁住的就是该类的一个实例对象；synchronized如果加在静态方法上，锁住的就是该类；synchronized如果同步代码块，锁住的就是synchronized(obj)中的obj对象，obj可能是一个对象，或者类，或者当前实例对象。看下面测试代码：

	@Test
    void testIncrement() {
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(500);
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(50);
        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            executorService.execute(() -> {
                try {
                    userService.syncIncrement(1L);
                    countDownLatch.countDown();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                }
            });
        }
        try {
            countDownLatch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22

测试结果：
在这里插入图片描述
为什么我们在事务方法上加了synchronized同步锁，还会导致线程安全问题，这就跟synchronized锁对象和事务隔离级别有关。
比如在这里，userService.syncIncrement(1L)，方法上的synchronized锁就是userService对象，spring aop的原理是JDK动态代理或CGLIB动态代理，在代理对象执行方法之前开启事务，在代理对象执行方法之后提交事务。
开启事务
代理对象执行方法 即userService.syncIncrement
提交事务

因此如果发生高并发，这个同步标志是失效的，原因就是事务在执行的时候，是由spring 生成的代理类执行，在代理方法执行前后锁住的不是同一个对象，如果此时有高并发，请求依然会进入到这个同步的方法内部，造成的结果就是数据库幻读，由于A线程事务还没有提交，B线程读取到的数据不正确造成最终数据不准确。
解决这种现象的方式有很多，这里列举几种：

  1. 加大synchronized同步范围，将synchronized加载调用事务方法外层，这样就可以保证synchronized的锁始终是同一个对象，临界区始终只会有一个线程进入。 如：
 			executorService.execute(() -> {
                try {
                    synchronized (lock) {
                        userService.syncIncrement(1L);
                        countDownLatch.countDown();
                    }
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                }
    		});

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  1. 方法同1类似，使用其他的锁，比如可重入锁ReentrantLock，效果和方案1相同，但在低版本的jdk性能比synchronized要好，低版本的synchronized是重量级锁
            executorService.execute(() -> {
                try {
                    reentrantLock.lock();
                    userService.syncIncrement(1L);
                    countDownLatch.countDown();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    reentrantLock.unlock();
                }
            });

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  1. 改变事务隔离级别，mysql四种事务隔离级别中，只有串行化可以防止幻读。串行化隔离级别规定，读锁未释放，写锁不可执行。读锁的获取并不是加了isolation = Isolation.SERIALIZABLE一进入syncIncrement方法就获得了读锁，而是在studentMapper.selectOne才获得了读锁，这里只要把读和写作为临界资源即可保证线程安全。
    因此下面显示指定事务隔离级别也可以解决线程安全问题，需配合synchronized，下面两种情况都是OK的。
	@Transactional(rollbackFor = Exception.class,isolation = Isolation.SERIALIZABLE)
    public synchronized int syncIncrement(Long studentId) {
        try {
            Student student = studentMapper.selectOne(studentId);
            student.setAge(student.getAge() + 1);
            return studentMapper.updateStudent(student);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return -1;
        } finally {
        }
    }
    
    @Transactional(rollbackFor = Exception.class)
    public int syncIncrement(Long studentId) {
        try {
            synchronized (this) {
                Student student = studentMapper.selectOne(studentId);
                student.setAge(student.getAge() + 1);
                return studentMapper.updateStudent(student);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return -1;
        } finally {
        }
    }

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27

spring默认事务隔离级别与数据库底层保持一致，mysql中默认事务隔离级别为repeatable-read

/**
* Use the default isolation level of the underlying datastore.
* All other levels correspond to the JDBC isolation levels.
* @see java.sql.Connection
*/
int ISOLATION_DEFAULT = -1;

其他方案可以在评论区交流，笔者暂时想不到

静态方法注解事务失效

我们都知道spring 注解事务底层原理都是spring aop，而spring aop无非就是JDK动态代理和CGLIB动态代理，默认为JDK动态代理，通过@EnableTransactionManagement属性proxyTargetClass=true可以启动CGLIB代理，两种代理的介绍可以参照这篇文章《spring的动态代理模式有几种?默认是那种?如何切换?》

总结事务失效的情况，下面情况事务均会失效

1.静态方法

@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
   public static int incrementThrow(Long studentId) {
       try {
          Student student = studentMapper.selectOne(studentId);
         student.setAge(student.getAge() + 1);
           return studentMapper.updateStudent(student);
       } catch (Exception e) {
           e.printStackTrace();
           return -1;
       } finally {
           System.out.println(1/0);
       }
   }

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13

2.private或者protected方法

@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
private int incrementThrow(Long studentId) {...}

@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
protected int incrementThrow(Long studentId) {...}

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

3.自身非事务方法调用自身的事务方法，如通过调用invokeSelf间接调用事务方法

@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public int incrementThrow(Long studentId) {...}

public int invokeSelf(Long studentId){
     return this.incrementThrow(studentId);
}

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
声明：本文内容由网友自发贡献，不代表【wpsshop博客】立场，版权归原作者所有，本站不承担相应法律责任。如您发现有侵权的内容，请联系我们。转载请注明出处：https://www.wpsshop.cn/w/笔触狂放9/article/detail/620971
推荐阅读
相关标签

Copyright © 2003-2013 www.wpsshop.cn 版权所有，并保留所有权利。

  

闽ICP备14008679号