1、有狀態(tài)的bean與無(wú)狀態(tài)的bean

• 有狀態(tài)bean：每個(gè)用戶有自己特有的一個(gè)實(shí)例，在用戶的生存期內(nèi)，bean保存了用戶的信息，即有狀態(tài)；一旦用戶滅亡（調(diào)用結(jié)束或?qū)嵗Y(jié)束），bean的生命期也告結(jié)束。即每個(gè)用戶最初都會(huì)得到一個(gè)初始的bean。
• 無(wú)狀態(tài)bean：bean一旦實(shí)例化就被加進(jìn)會(huì)話池中，各個(gè)用戶都可以共用。即使用戶已經(jīng)消亡，bean的生命期也不一定結(jié)束，它可能依然存在于會(huì)話池中，供其他用戶調(diào)用。由于沒(méi)有特定的用戶，那么也就不能保持某一用戶的狀態(tài)，所以叫無(wú)狀態(tài)bean。但無(wú)狀態(tài)會(huì)話bean 并非沒(méi)有狀態(tài)，如果它有自己的屬性（變量）。

有狀態(tài)就是有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。有狀態(tài)對(duì)象(Stateful Bean)，就是有實(shí)例變量的對(duì)象 ，可以保存數(shù)據(jù)，是非線程安全的。在不同方法調(diào)用間不保留任何狀態(tài)。

無(wú)狀態(tài)就是一次操作不能保存數(shù)據(jù)。無(wú)狀態(tài)對(duì)象(Stateless Bean)，就是沒(méi)有實(shí)例變量的對(duì)象 ，不能保存數(shù)據(jù)是不變類，是線程安全的。

在Spring的Bean配置中，存在這樣兩種情況：

<bean id="testManager" class="com.sw.TestManagerImpl" scope="singleton" /> ?
<bean id="testManager" class="com.sw.TestManagerImpl" scope="prototype" />?

當(dāng)然，scope的值不止這兩種，還包括了request、session 等。但用的最多的還是singleton單態(tài)與prototype多態(tài)。

singleton表示該bean全局只有一個(gè)實(shí)例，Spring中bean的scope默認(rèn)也是singleton。

prototype表示該bean在每次被注入的時(shí)候，都要重新創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例，這種情況適用于有狀態(tài)的Bean。

下面是一個(gè)有狀態(tài)的Bean示例

public class TestManagerImpl implements TestManager { ?
?? ?private User user;
?? ?public void deleteUser(User e) throws Exception { ?
? ? ? ? user = e;?? ?//1
? ? ? ? prepareData(e);
? ? }
? ? public void prepareData(User e) throws Exception { ?
?? ??? ?user = getUserByID(e.getId()); ?? ?//2
?? ??? ?//使用user.getId();?? ??? ??? ??? ?//3
? ? }
}

如果該Bean配置為singleton，會(huì)出現(xiàn)什么樣的狀況呢？

如果有2個(gè)用戶訪問(wèn)，都調(diào)用到了該Bean，假定為user1、user2。

當(dāng)user1調(diào)用到程序中的步驟1的時(shí)候，該Bean的私有變量user被賦值為user1，當(dāng)user1的程序走到步驟2的時(shí)候，該Bean的私有變量user被重新賦值為user1_create，理想的狀況，當(dāng)user1走到3步驟的時(shí)候，私有變量user應(yīng)該為user1_create;但如果在user1調(diào)用到3步驟之前，user2開(kāi)始運(yùn)行到了步驟1了，由于單態(tài)的資源共享，則私有變量user被修改為user2；這種情況下，user1的步驟3用到的user.getId()實(shí)際用到是user2的對(duì)象。

即將有狀態(tài)的bean配置成singleton會(huì)造成資源混亂問(wèn)題（線程安全問(wèn)題），而如果是prototype的話，就不會(huì)出現(xiàn)資源共享的問(wèn)題，即不會(huì)出現(xiàn)線程安全的問(wèn)題。

注：如果你的代碼所在的進(jìn)程中有多個(gè)線程在同時(shí)運(yùn)行，而這些線程可能會(huì)同時(shí)運(yùn)行這段代碼。如果每次運(yùn)行結(jié)果和單線程運(yùn)行的結(jié)果是一樣的，而且其他的變量的值也和預(yù)期的是一樣的，那么代碼就是線程安全的。

通過(guò)上面分析，大家已經(jīng)對(duì)有狀態(tài)和無(wú)狀態(tài)有了一定的理解。無(wú)狀態(tài)的Bean適合用不變模式，技術(shù)就是單例模式，這樣可以共享實(shí)例，提高性能。有狀態(tài)的Bean，多線程環(huán)境下不安全，那么適合用Prototype原型模式（解決多線程問(wèn)題），每次對(duì)bean的請(qǐng)求都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的bean實(shí)例。

2、Spring中的單例

Spring中的單例與設(shè)計(jì)模式里面的單例略有不同，設(shè)計(jì)模式的單例是在整個(gè)應(yīng)用中只有一個(gè)實(shí)例，而Spring中的單例是在一個(gè)IOC容器中就只有一個(gè)實(shí)例。

大多數(shù)時(shí)候客戶端都在訪問(wèn)我們應(yīng)用中的業(yè)務(wù)對(duì)象，為了減少并發(fā)控制，在這個(gè)時(shí)候我們不應(yīng)該在業(yè)務(wù)對(duì)象中設(shè)置那些容易造成出錯(cuò)的成員變量。在并發(fā)訪問(wèn)時(shí)候，這些成員變量將會(huì)是并發(fā)線程中的共享對(duì)象，那么這個(gè)時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)意外情況。

成員變量的解決方式：

• 方法的參數(shù)局部變量（在方法中new）
• 使用Threadlocal
• 設(shè)置bean的scope=prototype

3、Spring使用ThreadLocal解決線程安全問(wèn)題案例

Spring作為一個(gè)IOC容器，幫助我們管理了許許多多的bean。但其實(shí)，Spring并沒(méi)有保證這些對(duì)象的線程安全，需要由開(kāi)發(fā)者自己編寫(xiě)解決線程安全問(wèn)題的代碼。

在使用Spring時(shí)，很多人可能對(duì)Spring中為什么DAO和Service對(duì)象采用單實(shí)例方式很迷惑，這些讀者是這么認(rèn)為的。

DAO對(duì)象必須包含一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接Connection，而這個(gè)Connection不是線程安全的，所以每個(gè)DAO都要包含一個(gè)不同的Connection對(duì)象實(shí)例，這樣一來(lái)DAO對(duì)象就不能是單實(shí)例的了。

上述觀點(diǎn)對(duì)了一半。對(duì)的是“每個(gè)DAO都要包含一個(gè)不同的Connection對(duì)象實(shí)例”這句話，錯(cuò)的是“DAO對(duì)象就不能是單實(shí)例”。其實(shí)Spring在實(shí)現(xiàn)Service和DAO對(duì)象時(shí)，使用了ThreadLocal這個(gè)類，這個(gè)是一切的核心！

• ThreadLocal
• 每個(gè)線程中都有一個(gè)自己的ThreadLocalMap類對(duì)象，可以將線程自己的對(duì)象保持到其中，各管各的，線程可以正確的訪問(wèn)到自己的對(duì)象。
• 將一個(gè)共用的ThreadLocal靜態(tài)實(shí)例作為key，將不同對(duì)象的引用保存到不同線程的ThreadLocalMap中，然后在線程執(zhí)行的各處通過(guò)這個(gè)靜態(tài)ThreadLocal實(shí)例的get()方法取得自己線程保存的那個(gè)對(duì)象，避免了將這個(gè)對(duì)象作為參數(shù)傳遞的麻煩。

一般的Web應(yīng)用劃分為展現(xiàn)層、服務(wù)層和持久層三個(gè)層次，在不同的層中編寫(xiě)對(duì)應(yīng)的邏輯，下層通過(guò)接口向上層開(kāi)放功能調(diào)用。在一般情況下，從接收請(qǐng)求到返回響應(yīng)所經(jīng)過(guò)的所有程序調(diào)用都同屬于一個(gè)線程。這樣你就可以根據(jù)需要，將一些非線程安全的變量以ThreadLocal存放，在同一次請(qǐng)求響應(yīng)的調(diào)用線程中，所有關(guān)聯(lián)的對(duì)象引用到的都是同一個(gè)變量。

下面的實(shí)例能夠體現(xiàn)Spring對(duì)有狀態(tài)Bean的改造思路：

public class TopicDao {
?? ?//①一個(gè)非線程安全的變量
　　private Connection conn;
?? ?//②引用非線程安全變量
　　public void addTopic() {
?? ??? ?Statement stat = conn.createStatement();
　　}
}

由于①處的conn是成員變量，因?yàn)閍ddTopic()方法是非線程安全的，必須在使用時(shí)創(chuàng)建一個(gè)新TopicDao實(shí)例（非singleton）。下面使用ThreadLocal對(duì)conn這個(gè)非線程安全的狀態(tài)進(jìn)行改造：

public class TopicDao { ?
? ? //①使用ThreadLocal保存Connection變量 ?
? ? private static ThreadLocal <Connection>connThreadLocal = newThreadLocal<Connection>(); ?
? ? public static Connection getConnection() { ?
? ? ? ?// ②如果connThreadLocal沒(méi)有本線程對(duì)應(yīng)的Connection創(chuàng)建一個(gè)新的Connection， ?
? ? ? ?// 并將其保存到線程本地變量中。 ?
? ? ? ?if (connThreadLocal.get() == null) { ?
? ? ? ? ? ?Connection conn = getConnection(); ?
? ? ? ? ? ?connThreadLocal.set(conn); ?
? ? ? ? ? ?return conn; ?
? ? ? ?}
? ? ? ?// ③直接返回線程本地變量
? ? ? ?return connThreadLocal.get(); ?
? ? }
? ? public void addTopic() { ?
? ? ? ?// ④從ThreadLocal中獲取線程對(duì)應(yīng)的Connection ?
? ? ? ?try {
? ? ? ? ? ?Statement stat = getConnection().createStatement(); ?
? ? ? ?} catch (SQLException e) { ?
? ? ? ? ? ?e.printStackTrace(); ?
? ? ? ?}
? ? }
}

不同的線程在使用TopicDao時(shí)，先判斷connThreadLocal是否是null，如果是null，則說(shuō)明當(dāng)前線程還沒(méi)有對(duì)應(yīng)的Connection對(duì)象，這時(shí)創(chuàng)建一個(gè)Connection對(duì)象并添加到本地線程變量中；如果不為null，則說(shuō)明當(dāng)前的線程已經(jīng)擁有了Connection對(duì)象，直接使用就可以了。這樣，就保證了不同的線程使用線程相關(guān)的Connection，而不會(huì)使用其它線程的Connection。因此，這個(gè)TopicDao就可以做到singleton共享了。

Spring中DAO和Service都是以單實(shí)例的bean形式存在，Spring通過(guò)ThreadLocal類將有狀態(tài)的變量（例如數(shù)據(jù)庫(kù)連接Connection）本地線程化，從而做到多線程狀況下的安全。在一次請(qǐng)求響應(yīng)的處理線程中， 該線程貫通展示、服務(wù)、數(shù)據(jù)持久化三層，通過(guò)ThreadLocal使得所有關(guān)聯(lián)的對(duì)象引用到的都是同一個(gè)變量。

當(dāng)然，這個(gè)例子本身很粗糙，將Connection的ThreadLocal直接放在DAO只能做到本DAO的多個(gè)方法共享Connection時(shí)不發(fā)生線程安全問(wèn)題，但無(wú)法和其它DAO共用同一個(gè)Connection，要做到同一事務(wù)多DAO共享同一Connection，必須在一個(gè)共同的外部類使用ThreadLocal保存Connection。

Web應(yīng)用劃分為展現(xiàn)層、服務(wù)層和持久層，controller中引入xxxService作為成員變量，xxxService中又引入xxxDao作為成員變量，這些對(duì)象都是單例而且會(huì)被多個(gè)線程并發(fā)訪問(wèn)，可我們?cè)L問(wèn)的是它們里面的方法，這些類里面通常不會(huì)含有成員變量，dao實(shí)例是在MyBatis等ORM框架里面封裝好的，已經(jīng)被測(cè)試，不會(huì)出現(xiàn)線程同步問(wèn)題了。所以出問(wèn)題的地方就是我們自己系統(tǒng)里面的業(yè)務(wù)對(duì)象，所以我們一定要注意自定義的業(yè)務(wù)對(duì)象里面千萬(wàn)不能出現(xiàn)獨(dú)立成員變量，否則會(huì)有線程安全問(wèn)題。

通常我們?cè)趹?yīng)用中的業(yè)務(wù)對(duì)象如下例子，controller中擁有成員變量list和paperService。

public class TestPaperController extends BaseController {
?? ?private static final int list = 0;
?? ?@Autowired
?? ?@Qualifier("papersService")
?? ?private TestPaperService papersService ;
?? ?public Page queryPaper(int pageSize, int page,TestPaper paper) throws EicException {
?? ? ?RowSelection localRowSelection = getRowSelection(pageSize, page);
?? ? ?List<TestPaper> paperList = papersService.queryPaper(paper,localRowSelection);
?? ? ?Page localPage = new Page(page, localRowSelection.getTotalRows(), paperList);
?? ? ?return localPage;
?? ?}
}

service里面又引入了成員變量ibatisEntityDao

@SuppressWarnings("unchecked")
@Service("papersService")
@Transactional(rollbackFor = {Exception.class})
public class TestPaperServiceImpl implements TestPaperService {
?? ?@Autowired
?? ?@Qualifier("ibatisEntityDao")
?? ?private IbatisEntityDao ibatisEntityDao;
?? ?private static final String NAMESPACE_TESTPAPER = "com.its.exam.testpaper.model.TestPaper";
?? ?private static final String BO_NAME[] = { "試卷倉(cāng)庫(kù)" };
?? ?private static final String BO_NAME2[] = { "試卷配置試題" };
?? ?private static final String BO_NAME1[] = { "試卷試題類型" };
?? ?private static final String NAMESPACE_TESTQUESTION="com.its.exam.testpaper.model.TestQuestion";
?? ?public List<TestPaper> queryPaper(TestPaper paper,RowSelection paramRowSelection) throws EicException {
?? ? ?try {
?? ? ? return (List<TestPaper>) ibatisEntityDao.queryForListWithPage(NAMESPACE_TESTPAPER, "queryPaper", paper,paramRowSelection);
?? ? ?} catch (Exception e) {
?? ? ? e.printStackTrace();
?? ? ? throw new EicException(e, "eic", "0001", BO_NAME);
?? ? ?}
?? ?}
}

由上面例子可以看出，雖然我們這個(gè)應(yīng)用里面含有成員變量，但是并不會(huì)出現(xiàn)線程同步方面的問(wèn)題，controller里面的成員變量papersService被注入后，是為了訪問(wèn)該service類的方法，papersService里面注入的成員變量ibatisEntityDao是ORM框架封裝好的，其線程同步問(wèn)題已解決。

4、ThreadLocal與線程同步機(jī)制的比較

ThreadLocal和線程同步機(jī)制相比有什么優(yōu)勢(shì)呢？ThreadLocal和線程同步機(jī)制都是為了解決多線程中相同變量的訪問(wèn)沖突問(wèn)題。

在同步機(jī)制中，通過(guò)對(duì)象的鎖機(jī)制保證同一時(shí)間只有一個(gè)線程訪問(wèn)變量。這時(shí)該變量是多個(gè)線程共享的，使用同步機(jī)制要求程序慎密地分析什么時(shí)候?qū)ψ兞窟M(jìn)行讀寫(xiě)，什么時(shí)候需要鎖定某個(gè)對(duì)象，什么時(shí)候釋放對(duì)象鎖等繁雜的問(wèn)題，程序設(shè)計(jì)和編寫(xiě)難度相對(duì)較大。

而ThreadLocal則從另一個(gè)角度來(lái)解決多線程的并發(fā)訪問(wèn)。ThreadLocal會(huì)為每一個(gè)線程提供一個(gè)獨(dú)立的變量副本，從而隔離了多個(gè)線程對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)沖突。因?yàn)槊恳粋€(gè)線程都擁有自己的變量副本，從而也就沒(méi)有必要對(duì)該變量進(jìn)行同步了。ThreadLocal提供了線程安全的共享對(duì)象，在編寫(xiě)多線程代碼時(shí)，可以把不安全的變量封裝進(jìn)ThreadLocal。

由于ThreadLocal中可以持有任何類型的對(duì)象，低版本JDK所提供的get()返回的是Object對(duì)象，需要強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。但JDK 5.0通過(guò)泛型很好的解決了這個(gè)問(wèn)題，在一定程度地簡(jiǎn)化ThreadLocal的使用。

概括起來(lái)說(shuō)，對(duì)于多線程資源共享的問(wèn)題，同步機(jī)制采用了以時(shí)間換空間”的方式，而ThreadLocal采用了以空間換時(shí)間的方式。前者僅提供一份變量，讓不同的線程排隊(duì)訪問(wèn)，而后者為每一個(gè)線程都提供了一份變量，因此可以同時(shí)訪問(wèn)而互不影響。

ThreadLocal是解決線程安全問(wèn)題一個(gè)很好的思路，它通過(guò)為每個(gè)線程提供一個(gè)獨(dú)立的變量副本解決了變量并發(fā)訪問(wèn)的沖突問(wèn)題。在很多情況下，ThreadLocal比直接使用synchronized同步機(jī)制解決線程安全問(wèn)題更簡(jiǎn)單，更方便，且結(jié)果程序擁有更高的并發(fā)性。

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。