spring事务和synchronized锁的一些问题

1 问题描述

最近有小伙伴在做商品抽奖活动时，在对奖品库存进行扣减，有线程安全的问题，遂加锁synchronized进行同步，

但发现加锁后并没有控制住库存线程安全的问题，导致库存仍被超发。

先简单介绍下，各层的技术架构：

中间层框架：spring 4.1.0
持久层：MyBatis 3.2.6
MVC框架：Spring MVC 4.1.0

存在问题的代码：

@Override
public void saveMemberTicket(ApplyTicketReq applyTicketReq) throws ServiceException {
    synchronized (this.class) {
        // 检查库存是否有剩余
        preCheck(applyTicketReq);

        // 扣减库存
        modifyTicketAmount(applyTicketReq);
    }
}

@Override
public void saveMemberTicket(ApplyTicketReq applyTicketReq) throws ServiceException {
    synchronized (this.class) {
        // 检查库存是否有剩余
        preCheck(applyTicketReq);
  
        // 扣减库存
        modifyTicketAmount(applyTicketReq);
    }
}

库存扣减超发问题具体描述：

当库存剩余为1时，线程1拿到锁进入同步代码块，扣减库存，线程2等待锁；
当线程1执行完同步代码块时，线程2拿到锁，执行同步代码块，检查到的库存剩余仍为1；【此时，库存应该为0，产生库存扣减超发问题】

2 排查问题

排查问题开始之前，简单说下自己排查问题的几个原则（仅供参考）：

问题重现：一定要先重现问题，任何重现不了的问题，都不是问题。同理，任何存在的问题，都必然能再次重现。
由近及远：先确认自己的代码无问题，然后再去确认外部代码无问题（如：框架代码，第三方代码等）。
由外到内：程序就是一个IPO，有输入Input（如：参数、环境等）也有输出Out（如：结果、异常等），输出Out是问题的表象，先确定外部因素Input无问题，再确认程序代码逻辑无问题。

由浅入深：其实就是由易到难、自上向下，先从上层应用排查问题，如：上层API、应用层、HTTP传输等，然后再确认底层应用排查问题，如：底层API、网络层、系统层、字节码、JVM等；

确定synchronized关键字是否起作用；

【建议：尽量慎用synchronized关键字，非常影响程序性能】根据多线程并发测试，

可以确认多线程之间是同步执行synchronized代码块，确认synchronized同步执行没问题。
确定Spring事务是否提交成功；查看Spring 事务配置：

<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="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>


<aop:config>
  <aop:pointcut id="pc" expression="execution(public * com.xxx..service.*.*(..))" />
  <aop:advisor pointcut-ref="pc" advice-ref="useTxAdvice" />
aop:config>

由于Spring事务是通过AOP实现的，所以在saveMemberTicket方法执行之前会有开启事务，之后会有提交事务逻辑。而synchronized代码块执行是在事务之内执行的，可以推断在synchronized代码块执行完时，事务还未提交，其他线程进入synchronized代码块后，读取的库存数据不是最新的。
3 解决问题

将synchronized关键字加入到Controller层，使synchronized锁的范围大于事务控制的范围。

@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);
}

@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);
}

4 总结问题

根据以上的排查过程，已经很清楚的确认了事务与锁之间存在的问题。由于事务范围大于锁代码块范围，在锁代码块执行完成后，此时事务还未提交，导致此时进入锁代码块的其他线程，读到的仍是原有的库存数据。

关于程序加锁自己的一点见解：

建议程序中尽量不要加锁；
尽量在业务和代码层，解决线程安全的问题，实现无锁的线程安全；
如果以上两点都做不到，一定要加锁，尽量使用Java.util.concurrent包下的锁（因为是非阻塞锁，基于CAS算法实现，具体可以查看AQS类的实现）；
如果以上三点仍然都做不到，一定要加阻塞锁：synchronized锁，两个原则：

（1）尽量减小锁粒度；

（2）尽量减小锁的代码范围；