關於synchronized鎖在Spring事務中進行數據更新同步，仍出現線程安全問題

1 問題描述

最近有小夥伴在作商品抽獎活動時，在對獎品庫存進行扣減，有線程安全的問題，遂加鎖synchronized進行同步，但發現加鎖後並無控制住庫存線程安全的問題，致使庫存仍被超發。

先簡單介紹下，各層的技術架構：

中間層框架：Spring 4.1.0

持久層：MyBatis 3.2.6

MVC框架：Spring MVC 4.1.0

存在問題的代碼：

@Override
public void saveMemberTicket(ApplyTicketReq applyTicketReq) throws ServiceException {
    synchronized (this.class) {
        // 檢查庫存是否有剩餘
        preCheck(applyTicketReq);

        // 扣減庫存
        modifyTicketAmount(applyTicketReq);
    }
}
複製代碼

庫存扣減超發問題具體描述：

1. 當庫存剩餘爲1時，線程1拿到鎖進入同步代碼塊，扣減庫存，線程2等待鎖；

2. 當線程1執行完同步代碼塊時，線程2拿到鎖，執行同步代碼塊，檢查到的庫存剩餘仍爲1；【此時，庫存應該爲0，產生庫存扣減超發問題】

2 排查問題

排查問題開始以前，簡單說下本身排查問題的幾個原則（僅供參考）：

1. 問題重現：必定要先重現問題，任何重現不了的問題，都不是問題。同理，任何存在的問題，都必然能再次重現。

2. 由近及遠：先確認本身的代碼無問題，而後再去確認外部代碼無問題（如：框架代碼，第三方代碼等）。

3. 由外到內：程序就是一個IPO，有輸入Input（如：參數、環境等）也有輸出Out（如：結果、異常等），輸出Out是問題的表象，先肯定外部因素Input無問題，再確認程序代碼邏輯無問題。

4. 由淺入深：其實就是由易到難、自上向下，先從上層應用排查問題，如：上層API、應用層、HTTP傳輸等，而後再確認底層應用排查問題，如：底層API、網絡層、系統層、字節碼、JVM等；

1. 肯定synchronized關鍵字是否起做用；【建議：儘可能慎用synchronized關鍵字，很是影響程序性能】

   根據多線程併發測試，能夠確認多線程之間是同步執行synchronized代碼塊，確認synchronized同步執行沒問題。

2. 肯定Spring事務是否提交成功；查看Spring 事務配置：

   <!-- Transaction Support -->
   <tx:advice id="useTxAdvice" transaction-manager="txManager">
       <tx:attributes>
           <tx:method name="*remove*" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception" no-rollback-for="com.xxx.exception.ServiceException"/>
           <tx:method name="*save*" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception" no-rollback-for="com.xxx.exception.ServiceException"/>
           <tx:method name="*modify*" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception" no-rollback-for="com.xxx.exception.ServiceException"/>
           <tx:method name="*update*" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception" no-rollback-for="com.xxx.exception.ServiceException"/>
           <tx:method name="create*" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception" no-rollback-for="com.xxx.exception.ServiceException"/>
           <tx:method name="fill*" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception" no-rollback-for="com.xxx.exception.ServiceException"/>
           <tx:method name="cancel*" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception" no-rollback-for="com.xxx.exception.ServiceException"/>
           <tx:method name="*chang*" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception" no-rollback-for="com.xxx.exception.ServiceException"/>
           <tx:method name="handleLotteryResult" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception" no-rollback-for="com.xxx.exception.ServiceException"/>
   
           <tx:method name="find*" propagation="SUPPORTS"/>
           <tx:method name="get*" propagation="SUPPORTS"/>
           <tx:method name="query*" propagation="SUPPORTS"/>
           <tx:method name="page*" propagation="SUPPORTS"/>
           <tx:method name="count*" propagation="SUPPORTS"/>
       </tx:attributes>
   </tx:advice>
   
   <!--把事務控制在Service層-->
   <aop:config>
       <aop:pointcut id="pc" expression="execution(public * com.xxx..service.*.*(..))" />
       <aop:advisor pointcut-ref="pc" advice-ref="useTxAdvice" />
   </aop:config>
   複製代碼

   因爲Spring事務是經過AOP實現的，因此在saveMemberTicket方法執行以前會有開啓事務，以後會有提交事務邏輯。而synchronized代碼塊執行是在事務以內執行的，能夠推斷在synchronized代碼塊執行完時，事務還未提交，其餘線程進入synchronized代碼塊後，讀取的庫存數據不是最新的。

3 解決問題

將synchronized關鍵字加入到Controller層，使synchronized鎖的範圍大於事務控制的範圍。

@RequestMapping(value = "applyTicket")
@ResponseBody
public void applyTicket(@FromJson ApplyTicketReq applyTicketReq) throws Exception {
    synchronized (String.valueOf(applyTicketReq.getMemberRoomId()).intern()) {
        synchronized (String.valueOf(applyTicketReq.getTicketId()).intern()) {
            service.saveMemberTicket(applyTicketReq);
        }
    }
    responseMessage(ModelResult.CODE_200,ModelResult.SUCCESS);
}
複製代碼

4 總結問題

根據以上的排查過程，已經很清楚的確認了事務與鎖之間存在的問題。因爲事務範圍大於鎖代碼塊範圍，在鎖代碼塊執行完成後，此時事務還未提交，致使此時進入鎖代碼塊的其餘線程，讀到的還是原有的庫存數據。

關於程序加鎖本身的一點看法：

1. 建議程序中儘可能不要加鎖；

2. 儘可能在業務和代碼層，解決線程安全的問題，實現無鎖的線程安全；

3. 若是以上兩點都作不到，必定要加鎖，儘可能使用java.util.concurrent包下的鎖（由於是非阻塞鎖，基於CAS算法實現，具體能夠查看AQS類的實現）；

4. 若是以上三點仍然都作不到，必定要加阻塞鎖：synchronized鎖，兩個原則：（1）儘可能減少鎖粒度；（2）儘可能減少鎖的代碼範圍；