我们在开发JAVA WEB应用程序,大多都会考虑用MVC模式的框架来部署(相信没有程序员再考虑前两者简单的模式了吧。),这也是基于下面的原因: 一、MVC由于分层清晰,容易看到整个系统流程的架构,对于越来越复杂的系统是有相当大的帮助。 二、 扩展性,耦合性低。各层影响相当少,如JSP页面只负责数据显示,M负责业务逻辑处理,C相当于Servlet来控制流程的转向。等等这一系列的好处。 用MVC的模式,其本质就是用Servlet的应用技术。Servlet/jsp和其他如ASP\PHP语言相比,由于使用了多线程运行技术与具有很高的执行效率。但是也就是Servlet由于默认多线程模式执行,依我们所了解线程安全性问题,也就不得不要考虑在Servlet中也存在这样的问题,然而,很多程序员只专注于业务逻辑的处理,并没有注意到多线程的安全性的问题(在此编写之前,我也存在这样的经历,不过还好。。。。),这往往造成编写的程序在用户量少的时候没出什么问题,而一旦发现大量的并发用户时,而且这数量达到一定的数量时,就会出现一系列莫名的问题,这问题在下面我们可以看的到。 Servlet的多线程机制是怎么样的呢: Servlet体系结构是建立在JAVA的多线程机制上的,但它的生命周期是由WEB容器来管理的,当客户端第一次请求某个Servlet时,Servlet容器会根据web.xml的配置实例化相应的Servlet类,当有新的客户端来请求这个Servlet时,容器一般不会再实例化这个Servlet类,而是以线程方式去调用这个实例的方法,然后再有更多的客户端来请求时,就存在了多个线程在使用这个实例。并且Servlet容器会自动使用线程池技术来支持系统的运行。 在这样的情况,当两个或者多个客户端同时请求同一Serlvet时,就会存在多个线程同时访问同一资源的情况,数据就可能变的不一致,所以在用Servlet搭建WEB应用程序时如果不考虑线程的问题,就会出现难以发现的问题。 Servlet线程安全问题的例子: Servlet线程是由于使用实例变量不当而导致的,这里有如下的例子: 代码程序如下: public class SecurityTest extends HttpServlet { PrintWriter output;//成员变量
@Override protected void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException { response.setContentType("text/html;charset=gb2312"); String name = request.getParameter("name"); output=response.getWriter(); try { Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } output.write(name); }
} 该实例中定义了一个实例变量output,在service方法中负责输出用户名,当一个用户访问该Servlet时,程序会正常的运行,但当多个用户并发的访问时,就可能会出现其他的用户信息显示在另一个用户的浏览器上的问题,为了看到实际的效果,在这个程序中,我特做如下的处理:就是延时5000毫秒,让第一个用户暂停在输出数据前。然后我们马上发起另一个请求,这种情况下就会出现如下的页面 第一次请求:http://127.0.0.1:8080/Test2/securityTest?name=a大家看到这页面什么数据也没有,就是说那姓名没有打印出来,那跑到哪里去了呢?看第二个用户请求的情况。 第二个用户请求地址:http://127.0.0.1:8080/Test2/securityTest?name=b
可以看到,原来a值已经打印到第二个用户的浏览器了。 可以想像在暂停5000时间里,第二个用户请求这个servlet,已经把output的引用变成了第二个用户请求的output值了,这样就解释了为什么会输出到第二个客户端的浏览的原因。
从内存模型来看Servlet的线程安全问题//不是很理解这一段 JAVA的内存模型JMM(JAVA Memory Model)主要是为了规定线程与内存的一些关系,既然Servlet也是用线程技术,那么我们也从这方面寻找根本原因,根据JMM,系统存在有主内存,JAVA的实例变量(就是类变量吧)都是存在于主内存供其他内存使用,也就是对所有的线程都是共享的,而根据线程的特点:它是有自己的工作内存的,工作内存包括缓存和堆栈两部分,堆栈是专门用来存在方法中的局部变量的,而缓存则是主内存中变量的拷贝,缓存与主内存并不总是同步的,也就是缓存中的变量的修改可能没有立刻写到主存中,如下图:
根据内存模型,我们可以得到如下的线程调度表: 调度时刻a线程b线程T1访问Servlet页面T2 访问Servlet页面T3 output=a的输出username=a休眠5000毫秒,让出CPU T4 output=b的输出(写回主存)username=b休眠5000毫秒,让出CPUT5 在用户b的浏览器上输出a线程的username的值,a线程终止。T6在用户b的浏览器上输出b线程的username的值,b线程终止。可以看出,由于b线程对实例变量output的修改覆盖了a线程对实例变量output的值,直接导致了用户a的信息显示到b的浏览器上。根据内存模型,我们也可以解释到,正是因为b开始时修改了缓存中的output值,然后刷新到主内存中,而又有足够的时间刷新到a缓存中,这时a的Output值就直接导致了指向b浏览器。 解决方法: 从上面的分析中,我们知道导致线程不安全的主要原因在于实例变量的使用不当,下面就提出如下三种解决方法 第一,让Servlet类实现SingleThreadModel接口,该接口指定系统如何处理对同一个Servlet的调用,如果一个Servlet被指定实现这个接口,那么,在这个Servlet中的service方法将不会在两个线程中同时执行,也就是说执行完一个后再执行下一个请求的service,当然也就不存在线程不安全的问题了。 代码如下: public class SecurityTest extends HttpServlet implements SingleThreadModel{} 其实这方法也就相当于是同步方法的效果吧。
第二.同步对共享数据的操作。我们所熟悉的就是用synchronized关键字,这样能保证一次只有一个线程来操作被保护的区段。在本例子也可以用synchronized来保证线程的安全,代码如下: public class SecurityTest extends HttpServlet { PrintWriter output;
@Override protected void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException { response.setContentType("text/html;charset=gb2312"); String name = request.getParameter("name"); Synchronized(this){ output=response.getWriter(); try { Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } output.write(name); } }} 第三:避免使用实例变量,而使用局部变量。因为Servlet线程不安全的原因是由实例变量引起,所以我们可以避免使用实例变量,而使用局部变量,线程之间很难直接访问局部变量 ,这样就从根本上解决了这一问题。 在本例子中,就是将output放在service方法中当局部变量 。 public class SecurityTest extends HttpServlet {
@Override protected void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException { PrintWriter output; response.setContentType("text/html;charset=gb2312"); String name = request.getParameter("name"); output=response.getWriter(); try { Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } output.write(name); }} 这三种方法都对解决servlet线程安全起到很好的作用,但我们如果对他们进行比较一下,看哪一种更适合呢: 第一个方案中:实现SingleThreadModel接口,Servlet引擎将为每个客户请求都生成一个Servlet实例,这将引起大量的系统开销,在新版本的Servlet2.4中也不提倡使用了。 第二个方案中:在程序中使用同步来保护要使用的共享数据,也使系统的性能大大的下降,这是因为被同步的代码在同一时刻只能由一个线程来执行,使得同时处理其他客户请求的吞吐量大大降低,大量客户处于阻塞状态,这对于并发用户请求来说并非是一件很好的事情。另外为了保持主内存与工作内存数据的一致性要频繁地刷新缓存,这也大大降低了系统性能,所以这种方案不大可取。 第三个方案则应该是最优方案:从JAVA内存模型来看,方法中的临时变量都是在栈中分配空间,而每个线程都有自己的私有栈空间,互不干扰,不会影响性能,也不会产生线程安全的问题。
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