Synchronized锁在Spring事务管理下,为啥还线程不安全?

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前言
只有光头才能变强。
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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:

SQL 代码(没有加悲观 / 乐观锁):

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()是有序的、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):

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():

调用方法前开启事务,调用方法后提交事务

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。

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:

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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正文完
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