使用 synchronized 解决多线程并发问题

在 Java 项目中，我们经常会遇到多线程并发问题，尤其是在生成唯一标识符的场景中。本文将结合实际项目案例，详细讲解如何使用 synchronized 解决多线程并发导致的任务编号重复问题。

问题背景

在我们的项目中，有一个创建任务的功能。每次创建任务时，系统会根据当前时间（年月日时分秒）生成一个任务编号，代码如下：

String taskNum=LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyyMMddHHmmss"));

理论上，每次生成的任务编号应该是唯一的。然而，在高并发场景下，多个线程同时调用该接口时，可能会生成相同的任务编号，这显然是不合理的。如图

问题复现

为了验证问题，我添加了输出开始时间和结束时间，并且精确到毫秒，因为这个接口响应时间在100~300毫秒，如果精确到秒，出现在同一时间那是必然的，看如果是毫秒级别，能否就直接解决这个问题了，代码类似如下

/**
    * 创建任务-提交
    *
    * @param dto 创建任务提交的数据对象
    * @return
    */
   @Override
   @Transactional
   public int addTask(TaskCreateDTO dto,String userId) {
       System.out.println("开始"+LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyyMMddHHmmssSSS")));

       String taskNum=LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyyMMddHHmmssSSS"));
       System.out.println("任务编号："+taskNum);
       //一些业务逻辑........
       System.out.println("结束"+LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyyMMddHHmmssSSS")));

       return 1;
  }

启动项目，并用APIfox进行并发测试，如图可以看到，即使精确到毫秒级，还是会生成出相同的编号，这说明在高并发场景下，多个线程同时进入了该方法。

问题分析

问题的根本原因是多个线程在同一时间调用了该方法，导致生成的任务编号相同。为了解决这个问题，我们需要确保同一时间只有一个线程可以执行该方法。

解决方案

在 Java 中，synchronized 关键字可以确保同一时间只有一个线程执行被修饰的方法。但需要注意的是，synchronized 的有效性依赖于方法所在类的实例作用域。

单例模式：如果类的作用域是单例（Spring 默认），则可以直接使用 synchronized 修饰方法。
多实例模式：如果类的作用域是多实例，则需要额外处理（例如使用类锁或静态锁）。

在我们的项目中，通过输出 this.hashCode() 验证了当前类是单例的：

System.out.println("当前实例哈希码: " + this.hashCode());

如上图，可以看到，每此在方法中输出的this的哈希码都是一样的，表示当前的实现类对象在整个程序中是单实例的，因此直接在方法上加上synchronized即可解决此问题

验证结果

代码如下

@Override
   @Transactional
   public synchronized int addTask(TaskCreateDTO dto,String userId) {
       System.out.println("开始"+LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyyMMddHHmmssSSS")));

       String taskNum=LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyyMMddHHmmssSSS"));
       System.out.println("任务编号："+taskNum);
       //一些业务逻辑........
       System.out.println("结束"+LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyyMMddHHmmssSSS")));

       return 1;
  }

再次使用 APIfox 进行并发测试，结果如下：