软件开发架构师

Synchronized锁在Spring事务管理下,为啥还线程不安全?

java 82 2019-03-19 10:13

本文转载自微信公众号:Java3y

前言

大年初二,朋友问了我一个技术的问题(朋友实在是好学,佩服!)

该问题来源知乎(synchronized锁问题):

  • https://www.zhihu.com/question/277812143

开启10000个线程,每个线程给员工表的money字段【初始值是0】加1,没有使用悲观锁和乐观锁,但是在业务层方法上加了synchronized关键字,问题是代码执行完毕后数据库中的money 字段不是10000,而是小于10000 问题出在哪里?

Service层代码:

代码

SQL代码(没有加悲观/乐观锁):

SQL代码(没有加悲观/乐观锁)

用1000个线程跑代码:

用1000个线程跑代码:

简单来说:多线程跑一个使用synchronized关键字修饰的方法,方法内操作的是数据库,按正常逻辑应该最终的值是1000,但经过多次测试,结果是低于1000。这是为什么呢?

一、我的思考

既然测试出来的结果是低于1000,那说明这段代码不是线程安全的。不是线程安全的,那问题出现在哪呢?众所周知,synchronized方法能够保证所修饰的代码块、方法保证有序性、原子性、可见性

讲道理,以上的代码跑起来,问题中Service层的increaseMoney()有序的、原子的、可见的,所以断定跟synchronized应该没关系。

(参考我之前写过的synchronize锁笔记:Java锁机制了解一下)

既然Java层面上找不到原因,那分析一下数据库层面的吧(因为方法内操作的是数据库)。在increaseMoney()方法前加了@Transcational注解,说明这个方法是带有事务的。事务能保证同组的SQL要么同时成功,要么同时失败。讲道理,如果没有报错的话,应该每个线程都对money值进行+1。从理论上来说,结果应该是1000的才对。

(参考我之前写过的Spring事务:一文带你看懂Spring事务!)

根据上面的分析,我怀疑是提问者没测试好(hhhh,逃),于是我也跑去测试了一下,发现是以提问者的方式来使用是真的有问题

首先贴一下我的测试代码:

@RestController
public class EmployeeController {

    @Autowired
    private EmployeeService employeeService;

    @RequestMapping("/add")
    public void addEmployee() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            new Thread(() -> employeeService.addEmployee()).start();
        }
    }


}

@Service
public class EmployeeService {

    @Autowired
    private EmployeeRepository employeeRepository;


    @Transactional
    public synchronized void addEmployee() {

        // 查出ID为8的记录,然后每次将年龄增加一
        Employee employee = employeeRepository.getOne(8);
        System.out.println(employee);
        Integer age = employee.getAge();
        employee.setAge(age + 1);

        employeeRepository.save(employee);
    }

}

简单地打印了每次拿到的employee值,并且拿到了SQL执行的顺序,如下(贴出小部分):

SQL执行的顺序

从打印的情况我们可以得出:多线程情况下并没有串行执行addEmployee()方法。这就导致对同一个值做重复的修改,所以最终的数值比1000要少。

二、图解出现的原因

发现并不是同步执行的,于是我就怀疑synchronized关键字和Spring肯定有点冲突。于是根据这两个关键字搜了一下,找到了问题所在。

我们知道Spring事务的底层是Spring AOP,而Spring AOP的底层是动态代理技术。跟大家一起回顾一下动态代理:

    public static void main(String[] args) {

        // 目标对象
        Object target ;

        Proxy.newProxyInstance(ClassLoader.getSystemClassLoader(), Main.class, new InvocationHandler() {
            @Override
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

                // 但凡带有@Transcational注解的方法都会被拦截

                // 1... 开启事务

                method.invoke(target);

                // 2... 提交事务

                return null;
            }

        });
    }

(详细请参考我之前写过的动态代理:给女朋友讲解什么是代理模式)

实际上Spring做的处理跟以上的思路是一样的,我们可以看一下TransactionAspectSupport类中invokeWithinTransaction()

Spring事务管理是如何实现的

调用方法开启事务,调用方法提交事务

Spring事务和synchronized锁互斥问题

在多线程环境下,就可能会出现:方法执行完了(synchronized代码块执行完了),事务还没提交,别的线程可以进入被synchronized修饰的方法,再读取的时候,读到的是还没提交事务的数据,这个数据不是最新的,所以就出现了这个问题。

事务未提交,别的线程读取到旧数据

三、解决问题

从上面我们可以发现,问题所在是因为@Transcational注解和synchronized一起使用了,加锁的范围没有包括到整个事务。所以我们可以这样做:

新建一个名叫SynchronizedService类,让其去调用addEmployee()方法,整个代码如下:

@RestController
public class EmployeeController {

    @Autowired
    private SynchronizedService synchronizedService ;

    @RequestMapping("/add")
    public void addEmployee() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            new Thread(() -> synchronizedService.synchronizedAddEmployee()).start();
        }
    }
}

// 新建的Service类
@Service
public class SynchronizedService {

    @Autowired
    private EmployeeService employeeService ;

    // 同步
    public synchronized void synchronizedAddEmployee() {
        employeeService.addEmployee();

    }
}

@Service
public class EmployeeService {

    @Autowired
    private EmployeeRepository employeeRepository;


    @Transactional
    public void addEmployee() {

        // 查出ID为8的记录,然后每次将年龄增加一
        Employee employee = employeeRepository.getOne(8);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + employee);
        Integer age = employee.getAge();
        employee.setAge(age + 1);

        employeeRepository.save(employee);

    }
}

我们将synchronized锁的范围包含到整个Spring事务上,这就不会出现线程安全的问题了。在测试的时候,我们可以发现1000个线程跑起来比之前要慢得多,当然我们的数据是正确的:

正确的数据

四、留下疑问

现在我们知道为啥会出现线程安全问题了,也知道如何解决了。在我写文章的时候,我也从中发现一些问题,细心的你不知道注意到了没有。我测试的代码中synchronized是修饰在方法上的,按我的推断:应该是synchronized锁释放后,事务提交前这时间间隔内才会出现线程安全问题(别的线程偷偷跑进去了)。

但从上面测试打印的SQL来看,并不完全是这样:

一连串的查询

应该不会出现一连串的查询,而是查询-更新,查询-更新,查询-更新这种情况才对的。

总体来看,我认为思路是没有问题的,但出现上面的结果是我没考虑到的,如果知道为什么会出现这种情况的同学不妨在评论区留言告诉我。

最后

可以发现的是,虽然说Spring事务用起来我们是非常方便的,但如果不了解一些Spring事务的细节,很多时候出现Bug了就百思不得其解。还是得继续加油努力呀~~~

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