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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