Spring 多线程下注入Bean问题详解

当在 Spring 框架中使用多线程进行编程时，很容易遇到线程安全问题。为了解决这些问题，我们可能需要将需要注入的 Bean 类的作用域更改为多例，这样每个线程都有自己独立的实例。然而，这也会引发其他问题，这些问题在本文中将会详细阐述和解决。

问题描述

当在 Spring 中进行多线程编程或使用@Async进行异步编程时，会在一个非单例 Bean 中注入另一个单例 Bean。这时会遇到一个问题：当在多个线程中使用同一个注入的单例 Bean 时，会出现线程安全问题。

例如下面的代码：

@Service
public class MyService {

  @Autowired
  private SingletonService singletonService;

  @Async
  public void doSomethingAsync() {
    // do something with singletonService
  }
}

在上述代码中，MyService 是一个单例 Bean，而 SingletonService 也是一个单例 Bean，它作为 MyService 的一个依赖项，通过自动装配来注入。当 doSomethingAsync 方法在多个线程中并发调用时，它们都会使用相同的 SingletonService 实例，这就可能导致线程安全问题。

解决方案

对于上述问题，有下面两种解决方案：

方案一：将 Singleton Bean 更改为 Prototype Bean

最简单的解决方案是将 SingletonService 更改为多例（Prototype）Bean。每个线程都会拥有自己的 SingletonService 实例，不同线程之间就不会相互干扰了。如下：

@Service
@Scope(scopeName = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
public class SingletonService {
  ...
}

这种方式最大的缺点是会增加内存开销，因为每个线程都会创建自己的 SingletonService 实例。

方案二：手动管理依赖

另一种解决方案是将 SingletonService 的实例作为参数传递给 doSomethingAsync 方法，而不是将它作为 MyService 的一个依赖项被注入。代码如下：

@Service
public class MyService {

  @Async
  public void doSomethingAsync(SingletonService singletonService) {
    // do something with singletonService
  }
}

此时 doSomethingAsync 方法不再依赖于 MyService 的单例 Bean，而是需要手动传递 SingletonService 实例。在调用 doSomethingAsync 方法时，我们可以使用 Spring 的应用程序上下文获取 SingletonService 的实例。

例如：

@Service
public class AnotherService {
  private final ApplicationContext applicationContext;

  public AnotherService(ApplicationContext applicationContext) {
    this.applicationContext = applicationContext;
  }

  @Autowired
  private MyService myService;

  public void doSomething() {
    SingletonService singletonService = applicationContext.getBean(SingletonService.class);
    myService.doSomethingAsync(singletonService);
  }
}

这种方式需要手动管理依赖项，但由于没有创建额外的 Bean 实例，因此它可能比第一种方式更节省内存。这种方式还具备更高的灵活性，因为我们可以在运行时决定要使用哪个 SingletonService 实例。

示例

下面给出了两个代码示例，以更好地展示上述两种解决方案的实现方式。

示例一：将 Singleton Bean 更改为 Prototype Bean

@Service
public class MyService {
  private final PrototypeService prototypeService;

  public MyService(PrototypeService prototypeService) {
    this.prototypeService = prototypeService;
  }

  @Async
  public void doSomethingAsync() {
    // do something with prototypeService
  }
}

@Service
@Scope(scopeName = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
public class PrototypeService {
  ...
}

在上述示例中，MyService 是一个单例 Bean，并且获取了一个作用域为多例（Prototype）的依赖项 PrototypeService。

示例二：手动管理依赖

@Service
public class MyService {

  @Async
  public void doSomethingAsync(SingletonService singletonService) {
    // do something with singletonService
  }
}

@Service
public class AnotherService {
  private final ApplicationContext applicationContext;

  public AnotherService(ApplicationContext applicationContext) {
    this.applicationContext = applicationContext;
  }

  public void doSomething() {
    SingletonService singletonService = applicationContext.getBean(SingletonService.class);
    MyService myService = applicationContext.getBean(MyService.class);
    myService.doSomethingAsync(singletonService);
  }
}

在上述示例中，MyService 和 AnotherService 都是单例 Bean，但由于 doSomethingAsync 方法从单例 Bean MyService 中移除了对单例 Bean SingletonService 的依赖，因此我们可以在 AnotherService 中注入要使用的 SingletonService 实例，然后手动传递该实例给 MyService 的 doSomethingAsync 方法。