servlet 线程安全问题的解决

一,servlet容器如何同时处理多个请求。

Servlet采用多线程来处理多个请求同时访问,Servelet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者线程(Worker Thread),Servlet容器使用一个调度线程来管理工作者线程(Dispatcher Thread)。

当容器收到一个访问Servlet的请求,调度者线程从线程池中选出一个工作者线程,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,容器收到另外一个请求,调度者线程将从池中选出另外一个工作者线程来服务新的请求,容器并不关系这个请求是否访问的是同一个Servlet还是另外一个Servlet。
当容器同时收到对同一Servlet的多个请求,那这个Servlet的service方法将在多线程中并发的执行。

二,Servlet容器默认采用单实例多线程的方式来处理请求,这样减少产生Servlet实例的开销,提升了对请求的响应时间。对于Tomcat可以在server.xml中通过<Connector>元素设置线程池中线程的数目。

就实现来说:
调度者线程类所担负的责任如其名字,该类的责任是调度线程,只需要利用自己的属性完成自己的责任。所以该类是承担了责任的,并且该类的责任又集中到唯一的单体对象中。
而其他对象又依赖于该特定对象所承担的责任,我们就需要得到该特定对象。那该类就是一个单例模式的实现了。

三,如何开发线程安全的Servlet
1,变量的线程安全:这里的变量指字段和共享数据(如表单参数值)。

a,将 参数变量 本地化。多线程并不共享局部变量.所以我们要尽可能的在servlet中使用局部变量。
例如:String user = "";
user = request.getParameter("user");

b,使用同步块Synchronized,防止可能异步调用的代码块。这意味着线程需要排队处理。
在使用同板块的时候要尽可能的缩小同步代码的范围,不要直接在sevice方法和响应方法上使用同步,这样会严重影响性能。

2,属性的线程安全:ServletContext,HttpSession,ServletRequest对象中属性
ServletContext:(线程是不安全的)
ServletContext是可以多线程同时读/写属性的,线程是不安全的。要对属性的读写进行同步处理或者进行深度Clone()。
所以在Servlet上下文中尽可能少量保存会被修改(写)的数据,可以采取其他方式在多个Servlet中共享,比方我们可以使用单例模式来处理共享数据。
HttpSession:(线程是不安全的)
HttpSession对象在用户会话期间存在,只能在处理属于同一个Session的请求的线程中被访问,因此Session对象的属性访问理论上是线程安全的。
当用户打开多个同属于一个进程的浏览器窗口,在这些窗口的访问属于同一个Session,会出现多次请求,需要多个工作线程来处理请求,可能造成同时多线程读写属性。
这时我们需要对属性的读写进行同步处理:使用同步块Synchronized和使用读/写器来解决。

ServletRequest:(线程是安全的)
对于每一个请求,由一个工作线程来执行,都会创建有一个新的ServletRequest对象,所以ServletRequest对象只能在一个线程中被访问。ServletRequest是线程安全的。
注意:ServletRequest对象在service方法的范围内是有效的,不要试图在service方法结束后仍然保存请求对象的引用。

3,使用同步的集合类:
使用Vector代替ArrayList,使用Hashtable代替HashMap。

4,不要在Servlet中创建自己的线程来完成某个功能。
Servlet本身就是多线程的,在Servlet中再创建线程,将导致执行情况复杂化,出现多线程安全问题。

5,在多个servlet中对外部对象(比方文件)进行修改操作一定要加锁,做到互斥的访问。

四,SingleThreadModel接口
javax.servlet.SingleThreadModel接口是一个标识接口,如果一个Servlet实现了这个接口,那Servlet容器将保证在一个时刻仅有一个线程可以在给定的servlet实例的service方法中执行。将其他所有请求进行排队。
服务器可以使用多个实例来处理请求,代替单个实例的请求排队带来的效益问题。服务器创建一个Servlet类的多个Servlet实例组成的实例池,对于每个请求分配Servlet实例进行响应处理,之后放回到实例池中等待下此请求。这样就造成并发访问的问题。
此时,局部变量(字段)也是安全的,但对于全局变量和共享数据是不安全的,需要进行同步处理。而对于这样多实例的情况SingleThreadModel接口并不能解决并发访问问题。

SingleThreadModel接口在servlet规范中已经被废弃了。

Servlet体系结构是建立在Java多线程机制之上的,它的生命周期是由Web容器负责的。

当客户端第一次请求某个Servlet时,Servlet容器将会根据web.xml配置文件实例化这个Servlet类。当有新的客户端请求该Servlet时,一般不会再实例化该Servlet类,也就是有多个线程在使用这个实例。

这样的话,当两个或多个线程同时访问同一个Servlet时,可能会发生多个线程同时访问同一资源的情况,数据可能会变得不一致,所以就很容易造成一系列的一些安全性问题。

解决此类的方法也有多

1、实现 SingleThreadModel 接口

该接口指定了系统如何处理对同一个Servlet的调用。如果一个Servlet被这个接口指定,那么在这个Servlet中的service方法将不会有两个线程被同时执行,当然也就不存在线程安全的问题。这种方法只要继承这个接口就行了

  1. public class XXXXX extends HttpServlet implements SingleThreadModel {
  2. …………
  3. }

2、同步对共享数据的操作

使用synchronized 关键字能保证一次只有一个线程可以访问被保护的区段,在本论文中可以通过同步块操作来保证Servlet的线程安全。同步后的代码如下:

  1. Public class XXXXXX extends HttpServlet {
  2. …………
  3. synchronized (this){XXXX}
  4. }

3、避免使用实例变量

线程安全问题还有些是由实例变量造成的,只要在Servlet里面的任何方法里面都不使用实例变量,那么该Servlet就是线程安全的。

对上面的三种方法进行测试,可以表明用它们都能设计出线程安全的Servlet程序。但是,如果一个Servlet实现了SingleThreadModel接口,Servlet引擎将为每个新的请求创建一个单独的Servlet实例,这将引起大量的系统开销。SingleThreadModel在Servlet2.4中已不再提倡使用;同样如果在程序中使用同步来保护要使用的共享的数据,也会使系统的性能大大下降。这是因为被同步的代码块在同一时刻只能有一个线程执行它,使得其同时处理客户请求的吞吐量降低,而且很多客户处于阻塞状态。另外为保证主存内容和线程的工作内存中的数据的一致性,要频繁地刷新缓存,这也会大大地影响系统的性能。所以在实际的开发中也应避免或最小化Servlet 中的同步代码;在Serlet中避免使用实例变量是保证Servlet线程安全的最佳选择。从Java 内存模型也可以知道,方法中的临时变量是在栈上分配空间,而且每个线程都有自己私有的栈空间,所以它们不会影响线程的安全。

小结

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

servlet 线程安全问题的解决

时间: 2024-08-27 03:25:40

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