servlet 线程安全问题的解决

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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

  
  



   
   
   
   
 
   
 
   
   
 public class XXXXX extends HttpServlet implements SingleThreadModel {  
   
   
   
   
 
   
 
   
   
 …………  
   
   
   
   
 
   
 
   
   
 }  


  
  
  
  

  

  
  

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：

  
  



   
   
   
   
 
   
 
   
   
 Public class XXXXXX extends HttpServlet {  
   
   
   
   
 
   
 
   
   
  …………  
   
   
   
   
 
   
 
   
   
 synchronized (this){XXXX}  
   
   
   
   
 
   
 
   
   
   
   
   
   
   
 
   
 
   
   
 }  


  
  
  
  

  

  
  

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

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