单例模式在高并发情形下造成的访问覆盖问题

好吧,最近我特么是跟高并发杠上了。。

单例模式想必很很常见,而往往单例模式跟static相关。单例模式的初衷是为了在任何条件下我只得到一个实例,包括类和变量。而往往需要我们用static关键字去修饰达到单例的效果。最近高并发接触得比较多,使用缓存就需要用单例。因为你针对某一个key的缓存只可能定义成“一份”。所以缓存类的实例需要用到单例模式。但是在高并发的条件下,控制不好的话,很容易出问题。下面写个小例子,就能看出是什么问题了……

  1.  
    @Controller
  2.  
    public class TestAction {
  3.  
     
  4.  
    @RequestMapping("/test/context.json")
  5.  
    @ResponseBody
  6.  
    public void test() {
  7.  
     
  8.  
    Thread t = Thread.currentThread();
  9.  
     
  10.  
    new Thread(new TestThread("count")).start();
  11.  
     
  12.  
    try {
  13.  
    t.sleep(10000);
  14.  
    } catch (InterruptedException e) {
  15.  
    e.printStackTrace();
  16.  
    }
  17.  
     
  18.  
    new Thread(new TestThread("count")).start();
  19.  
     
  20.  
    }
  21.  
    }
  22.  
     
  23.  
    class TestThread implements Runnable{
  24.  
     
  25.  
    private String attr;
  26.  
     
  27.  
    public TestThread(String attr) {
  28.  
    this.attr = attr;
  29.  
    }
  30.  
     
  31.  
     
  32.  
    @Override
  33.  
    public void run() {
  34.  
    List<String> list = Test3.getList(attr);
  35.  
    list.add("d");
  36.  
    System.out.println(list);
  37.  
    System.out.println("===========");
  38.  
    }
  39.  
     
  40.  
    }

 这里用启动两个线程TestThread模拟“并发”。

而我们再模拟使用到单例模式的情形:

  1.  
    public class Test3 {
  2.  
     
  3.  
    private static List<String> list = new ArrayList<String>();
  4.  
     
  5.  
    public static List<String> getList(String attr) {
  6.  
    WebApplicationContext wc = ContextLoader.getCurrentWebApplicationContext();
  7.  
    //这里用到ServletContext模拟缓存的情况
  8.  
    ServletContext sc = wc.getServletContext();
  9.  
    String count = (String) sc.getAttribute(attr);
  10.  
    if(StringUtils.equals("1", count)) {
  11.  
    //啥也不做
  12.  
    }else{
  13.  
    sc.setAttribute(attr, "1");
  14.  
    list.add("a");
  15.  
    list.add("b");
  16.  
    list.add("c");
  17.  
    }
  18.  
     
  19.  
    return list;
  20.  
    }
  21.  
    }

 其中list是static的全局变量。这里用ServletContext的特性模拟了缓存的情况。

看看TestAction中定义的线程TestThread,该线程被启动了2次,(模拟并发),并且2次都是传入同一个参数(模拟相同条件)"count"。

浏览器输入TestAction注解的Url,可发现控制台打印如下:

[a, b, c, d]

===========

[a, b, c, d, d]

===========

再次输入该Url,打印如下:

[a, b, c, d, d, d]

===========

[a, b, c, d, d, d, d]

===========

问题已很明显了,线程第一次执行时,集合本来为[a.b.c]被它修改(add("d"))之后,集合被覆盖为[a,b,c,d]了;同理,第二次输入Url之后,集合又被线程第二次执行时覆盖为[a,b,c,d,d]了·,所以此次在进行add("d")操作之后,集合被覆盖为[a,b,c,d,d,d]啦,以此类推……

其实这种问题是比较容易被忽视的,并发条件下,你对一个“公共”的变量(一般是由static修饰),常见场景如缓存的操作(这里是add("d"))修改,会不断更新【最初】的变量值,【新】的线程再次访问时,得到的已经不是【最初】的值了。这显然是不对的,我们需要做到对一个公共变量进行多线程访问时,线程与线程之间的访问不彼此影响,即:线程不会修改公共的变量值,不影响其他线程的访问。

注意:需要注意这种情况只涉及到线程需要对拿到的公共变量修改时,纯读取的话,没必要注意这个问题。

如何解决呢?我们只需拷贝一个公共变量的“副本”,即可达到想要的效果:

改变Test3的方法如下:

  1.  
    public static List<String> getList(String attr) {
  2.  
    WebApplicationContext wc = ContextLoader.getCurrentWebApplicationContext();
  3.  
    ServletContext sc = wc.getServletContext();
  4.  
    String count = (String) sc.getAttribute(attr);
  5.  
    if(StringUtils.equals("1", count)) {
  6.  
    //啥也不做
  7.  
    }else{
  8.  
    sc.setAttribute(attr, "1");
  9.  
    list.add("a");
  10.  
    list.add("b");
  11.  
    list.add("c");
  12.  
    }
  13.  
     
  14.  
    List<String> copyList = new ArrayList<String>(list);
  15.  
    return copyList;
  16.  
    }

 copyList是公共变量的副本,这样,当有N个线程去访问公共变量时,得到的是副本,你之后再对该副本进行任何操作,都不会影响公共变量,从而不影响其他线程对该公共变量的访问,确保其他线程拿到的都是【最初】的公共变量。

同样,访问Url,

打印如下:

[a, b, c, d]

===========

[a, b, c, d]

===========

再次访问:

[a, b, c, d]

===========

[a, b, c, d]

===========

说明:问题解决。

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