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。