Spring中@Cacheable、@CacheEvict与@Transactional的竞态条件问题求解

问题场景 #

在多线程应用中使用Spring缓存注解和事务注解时出现竞态条件：

• 需求：以id为键缓存查询结果，保存新数据时驱逐对应缓存
• 现有代码：

@CacheConfig(cacheNames = CACHE_NAME)
@Repository
public interface MyRepository extends JpaRepository<MyTable, String> {
    @Cacheable
    MyTable getMyTable(String id);
    @CacheEvict(allEntries = true)
    MyTable saveMyTable(MyTable myTable);
}

@Service
public class MyService {
    @Transactional
    public MyTable createMyTable(String id) {
        return myRepo.saveMyTable(new MyTable(id));
    }
}

public void method(String id) {
    MyTable t = myRepo.getMyTable(id); //...1
    if (t == null) {
        synchronized (this) {
            t = myRepo.getMyTable(id); //...2
            if (t == null) {
                t = myService.createMyTable(id); //...3
            }
        }
    }
    // do work on t
}

• 竞态触发：线程T1执行步骤3时，@CacheEvict先清空了缓存，但数据库事务还未提交；此时线程T2执行步骤1，缓存未命中后查询数据库得到null并缓存该值。T1提交事务退出同步块后，T2执行步骤2时因缓存了null，直接跳过数据库查询，继续创建同id数据，最终抛出重复id异常。

可行解决办法 #

1. 让缓存驱逐与事务提交绑定 #

利用@CacheEvict的afterCommit属性，设置为true，让缓存驱逐操作在事务提交完成后执行，避免缓存先清但数据未落地的情况：

@CacheEvict(allEntries = true, afterCommit = true) // 事务提交后再驱逐缓存
MyTable saveMyTable(MyTable myTable);

这样T1的缓存清空操作会等数据库事务提交成功后才执行，T2查询时要么命中旧缓存，要么查数据库能拿到T1刚提交的新数据，不会出现缓存null的情况。

2. 禁止缓存null结果 #

修改@Cacheable，添加unless = "#result == null"，让查询返回null时不缓存，确保后续线程进入同步块后会重新查询数据库：

@Cacheable(unless = "#result == null") // 不缓存null值
MyTable getMyTable(String id);

即使T2在T1提交前查询到null，也不会缓存这个结果，当T2执行步骤2时会再次查询数据库，此时T1的事务已经提交，就能拿到新创建的数据，避免重复创建。

3. 缩小缓存驱逐粒度 #

当前用allEntries = true会清空整个缓存，粒度太粗容易引发竞态。改成按id精准驱逐缓存，只清除当前保存数据对应的缓存条目：

@CacheEvict(key = "#myTable.id", afterCommit = true) // 仅驱逐当前id的缓存
MyTable saveMyTable(MyTable myTable);

这样既满足缓存更新需求，又减少了对其他缓存条目的影响，降低竞态发生概率。

4. 替换本地锁为分布式锁（多实例部署场景） #

如果是多服务实例部署，本地synchronized只能保证单JVM内的线程安全，需要用分布式锁（比如Redis锁）来确保同一id的创建操作全局唯一：

public void method(String id) {
    MyTable t = myRepo.getMyTable(id);
    if (t == null) {
        // 用id作为锁键，获取分布式锁
        RLock lock = redissonClient.getLock("my-table-lock:" + id);
        try {
            lock.lock();
            t = myRepo.getMyTable(id);
            if (t == null) {
                t = myService.createMyTable(id);
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    // do work on t
}

结合前面的缓存配置，彻底避免多实例下的竞态问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user1589188