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  • Servlet线程安全问题

                前言

                    在上一篇关于Serlvet框架和Servlet生命周期的学习中,我们已经知道了在多线程的情况下

                Servlet是线程不安全的。Servlet体系是建立在java多线程的基础之上的,它的生命周期是由Tomcat

                来维护的。当客户端第一次请求Servlet的时候,tomcat会根据web.xml配置文件实例化servlet,

                当又有一个客户端访问该servlet的时候,不会再实例化该servlet,也就是多个线程在使用这个实例。

     

                 Servlet线程池

                     serlvet采用多线程来处理多个请求同时访问,Tomcat容器维护了一个线程池来服务请求。

                 线程池实际上是等待执行代码的一组线程叫做工作组线程(Worker Thread),Tomcat容器使用一个

                 调度线程来管理工作组线程(Dispatcher Thead)。

                  

                           当容器收到一个Servlet请求,Dispatcher线程从线程池中选出一个工作组线程,将请求传递

                   给该线程,然后由该线程来执行Servlet的service方法。

                           当这个线程正在执行的时候,容器收到另一个请求,调度者线程将从线程池中选出另外一个

                   工作组线程来服务则个新的请求,容器并不关心这个请求是否访问的是同一个Servlet还是另一个

                   Servlet。当容器收到对同一个Servlet的多个请求的时候,那这个servlet的service方法将在多线程

                   中并发的执行。

     

                   Servlet线程安全问题

                          多线程和单线程Servlet具体区别:多线程下每个线程对局部变量都会有自己的一份copy,这

                   样对局部变量的修改只会影响到自己的copy而不会对别的线程产生影响,线程安全的。但是对于

                   实例变量来说,由于servlet在Tomcat中是以单例模式存在的,所有的线程共享实例变量。多个线程

                   对共享资源的访问就造成了线程不安全问题。

                         对于单线程而言就不存在这方面的问题(static变量除外)

                         这里我们写一个实例来模拟一下:               

     
    package com.kiritor;
     
    import java.io.IOException;
    import java.io.PrintWriter;
     
    import javax.servlet.ServletException;
    import javax.servlet.http.HttpServlet;
    import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
    import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
     
    /**
     * Servlet implementation class ThreadServlet
     */
    public class ThreadServlet extends HttpServlet {
    	private static final long serialVersionUID = 1L;
    	private String message;
     
    	/**
    	 * @see HttpServlet#HttpServlet()
    	 */
    	public ThreadServlet() {
    		super();
    		// TODO Auto-generated constructor stub
    	}
     
    	/**
    	 * @see HttpServlet#doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse
    	 *      response)
    	 */
    	protected void doGet(HttpServletRequest request,
    			HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
    		this.doPost(request, response);
    	}
     
    	/**
    	 * @see HttpServlet#doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse
    	 *      response)
    	 */
    	protected void doPost(HttpServletRequest request,
    			HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
    		message = request.getParameter("message");
    		PrintWriter printWriter = response.getWriter();
    		try {
    			Thread.sleep(5000);
    		} catch (InterruptedException e) {
    			// TODO Auto-generated catch block
    			e.printStackTrace();
    		}
    		printWriter.write(message);
    	}
     
    }
    

      

                   之后我们在打开两个浏览器:

                     http://localhost:8080/Servlet03/ThreadServlet?message=helloA

                     http://localhost:8080/Servlet03/ThreadServlet?message=helloB

                   我们不断的尝试刷新浏览器,可以发现的是输出结果并不是我们想象的那么简单,而且错误的输出

                是具有偶然性的,这更增加了程序潜在的危险性。

                   至于其实际的输出效果笔者就贴图了,读者可自行进行演示。

                设计线程安全的Servlet

                      针对上述的情况如何设计线程安全的Servlet呢?我们知道的是多线程是不共享局部变量的

                  servlet线程不安全也是针对于共享资源的访问才产生的。 因此这里就有一种方式了。

               

                  变量的线程安全

                       这里的变量变量指的是字段和共享数据,主要是表单的参数值。基于多线程不共享局部变量的

                  特点我们可以将这类变量参数本地化。例如对于上面的一个实例我们可以这样设计。                 

     

    protected void doPost(HttpServletRequest request,
    			HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
    		String message;
    		message = request.getParameter("message");
    		PrintWriter printWriter = response.getWriter();
    		try {
    			Thread.sleep(5000);
    		} catch (InterruptedException e) {
    			// TODO Auto-generated catch block
    			e.printStackTrace();
    		}
    		printWriter.write(message);
    	}
    

      

                     属性的线程安全

                     ServletContext:它是线程不安全的,多线程下可以同时进行读写,因此我们要对其读写操作进行

                     同步或者深度的clone。

                     HttpSession:同样是线程不安全的,和ServletContext的操作一样。

                     ServletRequest:它是线程安全的,对于每一个请求由一个工作线程来执行,都会创建一个

                     ServletRequest对象,所以ServletResquest只能在一个线程中被访问,而且他只在service()方法内是

                     有效的。

     

                     同步的集合类

                     在使用java中的集合API进行处理的时候,选择同步的集合。

     

                     外部对象互斥

                     在多个Servlet中对某个外部对象(例如文件)的修改是务必加锁,互斥访问。不过这里需要注意的是

                     使用Synchronized的时候这意味着线程需要排队等待处理,因此在使用同步块的时候要尽量的缩小同

                     步块的代码范围。不要直接在方法上用同步,这样会严重影响性能。

                         值得一提的是最好别再serlvet中创建自己的线程来完成某个功能,这会是情况更加复杂。

     

                      Single ThreadMode接口

                          这也是解决servlet线程安全问题的一个方法,Single ThreadMode是一个标识接口,如果一个Servlet

                      实现了该接口,那么Tomcat将保证在一个时刻仅有一个线程可以在给定的Serlvet实例的service方法中

                      执行。其他所有请求进行排队。(针对单个实例)

                           可以看出的是这种方式虽然可以解决线程安全问题,可以效率太过低下。

                           其再Servlet的规范中已经被废弃了。

     

                      总结

                         Servlet的线程安全问题只有在大量的并发访问时才会显现出来,并且很难发现,因此在编写Servlet程序

                     时要特别注意。线程安全问题主要是由实例变量造成的,因此在Servlet中应避免使用实例变量。如果应用程

                     序设计无法避免使用实例变量,那么使用同步来保护要使用的实例变量,但为保证系统的最佳性能,应该

                     同步可用性最小的代码路径。

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