`
xinklabi
  • 浏览: 1587996 次
  • 性别: Icon_minigender_1
  • 来自: 吉林
文章分类
社区版块
存档分类
最新评论

Servlet与Struts action线程安全问题分析

 
阅读更多

Servlet/JSP技术和ASPPHP等相比,由于其多线程运行而具有很高的执行效率。由于Servlet/JSP默认是以多线程模式执行的,所以,在编写代码时需要非常细致地考虑多线程的安全性问题。然而,很多人编写Servlet/JSP程序时并没有注意到多线程安全性的问题,这往往造成编写的程序在少量用户访问时没有任何问题,而在并发用户上升到一定值时,就会经常出现一些莫明其妙的问题。
1
Servlet的多线程机制
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。Servlet容器会自动使用线程池等技术来支持系统的运行,如图1所示。

 (此图为由Servlet容器管理的Servlet线程池在每一个客户端发来请求的时候分配一个线程去处理)

这样,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。所以在用Servlet构建的Web应用时如果不注意线程安全的问题,会使所写的Servlet程序有难以发现的错误。
2
Servlet的线程安全问题
  Servlet的线程安全问题主要是由于实例变量使用不当而引起的,这里以一个现实的例子来说明。

Java代码 复制代码 收藏代码
  1. Import javax.servlet. *;
  2. Import javax.servlet.http. *;
  3. Import java.io.*;
  4. Public class Concurrent Test extends HttpServlet {
  1. PrintWriter output;
  2. Public void service (HttpServletRequest request,HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
  3. String username;
  4. Response.setContentType ("text/html; charset=gb2312");
  5. Username = request.getParameter ("username");
  6. Output = response.getWriter ();
  7. try {
  8. Thread. sleep (5000); //为了突出并发问题,在这设置一个延时
  9. } Catch (Interrupted Exception e){
  10. }
  11. output.println("用户名:"+Username+"<BR>");
  12. }
  13. }

Servlet中定义了一个实例变量output,在service方法将其赋值为用户的输出。当一个用户访问该Servlet时,程序会正常的运行,但当多个用户并发访问时,就可能会出现其它用户的信息显示在另外一些用户的浏览器上的问题。这是一个严重的问题。为了突出并发问题,便于测试、观察,我们在回显用户信息时执行了一个延时的操作。假设已在web.xml配置文件中注册了该Servlet,现有两个用户ab同时访问该Servlet(可以启动两个IE浏览器,或者在两台机器上同时访问),即同时在浏览器中输入:
  a http://localhost:8080/servlet/ConcurrentTest? Username=a
  b http://localhost:8080/servlet/ConcurrentTest? Username=b
  如果用户b比用户a回车的时间稍慢一点,将得到如图2所示的输出:



2 a用户和b用户的浏览器输出

从图2中可以看到,Web服务器启动了两个线程分别处理来自用户a和用户b的请求,但是在用户a的浏览器上却得到一个空白的屏幕,用户a的信息显示在用户b的浏览器上。该Servlet存在线程不安全问题。下面我们就从分析该实例的内存模型入手,观察不同时刻实例变量output的值来分析使该Servlet线程不安全的原因。
Java
的内存模型JMMJava Memory Model)JMM主要是为了规定了线程和内存之间的一些关系。根据JMM的设计,系统存在一个主内存(Main Memory)Java中所有实例变量都储存在主存中,对于所有线程都是共享的。每条线程都有自己的工作内存(Working Memory),工作内存由缓存和堆栈两部分组成,缓存中保存的是主存中变量的拷贝,缓存可能并不总和主存同步,也就是缓存中变量的修改可能没有立刻写到主存中;堆栈中保存的是线程的局部变量,线程之间无法相互直接访问堆栈中的变量。根据JMM,我们可以将论文中所讨论的Servlet实例的内存模型抽象为图3所示的模型。



3 Servlet实例的JMM模型

下面根据图3所示的内存模型,来分析当用户ab的线程(简称为a线程、b线程)并发执行时,Servlet实例中所涉及变量的变化情况及线程的执行情况,如图4所示。

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CPU

T5

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。

                  图4 Servlet实例的线程调度情况
  从图4中可以清楚的看到,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的修改,从而导致了用户a的信息显示在了用户b的浏览器上。如果在a线程执行输出语句时,b线程对output的修改还没有刷新到主存,那么将不会出现图2所示的输出结果,因此这只是一种偶然现象,但这更增加了程序潜在的危险性。
3
、设计线程安全的Servlet
  通过上面的分析,我们知道了实例变量不正确的使用是造成Servlet线程不安全的主要原因。下面针对该问题给出了三种解决方案并对方案的选取给出了一些参考性的建议。
  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。这种方法只要将前面的Concurrent Test类的类头定义更改为:

Java代码 复制代码 收藏代码
  1. Public class Concurrent Test 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,在本论文中的Servlet可以通过同步块操作来保证线程的安全。同步后的代码如下:

Java代码 复制代码 收藏代码
  1. …………
  2. Public class Concurrent Test extends HttpServlet { …………
  1. Username = request.getParameter ("username");
  1. Synchronized (this){
  2. Output = response.getWriter ();
  3. try {
  4. Thread. Sleep (5000);
  5. } Catch (Interrupted Exception e){
  6. }
  7. output.println("用户名:"+Username+"<BR>");
  8. }

3、避免使用实例变量
  本实例中的线程安全问题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。
  修正上面的Servlet代码,将实例变量改为局部变量实现同样的功能,代码如下:

Java代码 复制代码 收藏代码
  1. Public class Concurrent Test extends HttpServlet {
  2. public void service (HttpServletRequest request, HttpServletResponse Response) throws ServletException, IOException {
  3. Print Writer output;
  4. String username;
  5. Response.setContentType ("text/html; charset=gb2312");
  6. ……
  7. }
  8. }

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。SingleThreadModelServlet2.4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;Servlet中避免使用实例变量是保证Servlet线程安全的最佳选择。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。
4
、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。因为StrutsAction被设计为线程不安全的,所以也涉及到这个问题,所以也使用同样的方法来解决!

5、参考

JSP的中存在的多线程问题:

当客户端第一次请求某一个JSP文件时,服务端把该JSP编译成一个CLASS文件,并创建一个该类的实例,然后创建一个线程处理CLIENT端的请求。如果有多个客户端同时请求该JSP文件,则服务端会创建多个线程。每个客户端请求对应一个线程。以多线程方式执行可大大降低对系统的资源需求,提高系统的并发量及响应时间.JSP中可能用的的变量说明如下:

实例变量 实例变量是在堆中分配的,并被属于该实例的所有线程共享,所以不是线程安全的.

JSP系统提供的8个类变量
JSP
中用到的OUT,REQUEST,RESPONSE,SESSION,CONFIG,PAGE,PAGECONXT是线程安全的,APPLICATION在整个系统内被使用,所以不是线程安全的.

局部变量:局部变量在堆栈中分配,因为每个线程都有它自己的堆栈空间,所以是线程安全的.

静态类:静态类不用被实例化,就可直接使用,也不是线程安全的.

外部资源: 在程序中可能会有多个线程或进程同时操作同一个资源(:多个线程或进程同时对一个文件进行写操作).此时也要注意同步问题.

6、结论

Servlet默认是线性不安全的,它一般只创建一个实例。

分享到:
评论

相关推荐

    servlet与Struts action线程安全问题分析

    ### servlet与Struts action线程安全问题分析 #### 关键知识点概述 1. **Servlet的多线程机制**:Servlet的高效执行得益于其基于Java多线程机制的架构。Servlet容器在接收到客户端请求时,不会每次都创建新的...

    servlet与Struts action线程安全问题分析(pdf)

    ### servlet与Struts action线程安全问题分析 #### 一、引言 随着互联网应用的不断普及和发展,基于Servlet和JSP技术的应用程序在企业级应用中占据着重要的位置。Servlet作为一种常用的技术栈,因其多线程运行特性...

    servlet和struts2笔记

    - 由于一个 Servlet 实例可能会同时处理多个请求,因此在 Servlet 中声明成员变量存储用户数据可能导致线程安全问题。 - **解决方案**: - 实现 `SingleThreadModel` 接口,但这种方式已被废弃,因为效率低下。 ...

    Struts中action线程安全问题解析

    这意味着如果你的Action类(通常继承自Struts的`ActionSupport`)被当作Servlet使用,那么每个请求可能会由不同的实例来处理,这有助于避免线程安全问题,因为每个实例都有自己的状态。 然而,在Struts1中,Action...

    Struts线程安全

    在探讨Struts框架下的线程安全问题之前,我们需要了解一些基础知识。Struts是一个用于构建企业级Java Web应用程序的开源框架,它基于MVC(Model-View-Controller)设计模式。在典型的Web应用环境中,一个Servlet实例...

    servlet AND Struts2笔记

    - 在多线程环境下,如果Servlet中有成员变量来保存用户数据,则可能存在线程安全问题。 - 解决方案: - 实现`SingleThreadModel`接口(不推荐,因为这会影响Servlet的性能)。 - 使用局部变量保存用户数据(推荐...

    struts2 与 struts1的区别

    这种多例模式避免了线程安全问题,并且使得Action的开发变得更加简单直接。 #### 三、Servlet依赖性 - **Struts1** 的Action类依赖于Servlet API,因为每一次Action调用都会将`HttpServletRequest`和`...

    java struts2学习笔记之线程安全

    总结来说,Java Struts2通过为每个请求创建新的Action实例,解决了Servlet的线程安全问题。但开发者仍然需要关注Action所依赖的对象的线程安全,以确保整个应用程序的稳定性和数据一致性。在编写Struts2应用时,遵循...

    Struts2与Struts1区别

    相比之下,Struts2 为每个请求创建一个新的 Action 实例,避免了线程安全问题。 3. **对 Servlet API 的依赖**: - Struts1 的 Action 直接依赖于 Servlet API,请求和响应对象会传入 execute 方法。而 Struts2 ...

    struts1与struts2本质区别

    - **Struts2**:每个请求都会创建一个新的Action实例,消除了线程安全问题。这种模式使得Action设计更加简单直接,减少了因线程安全考虑带来的额外工作。 #### 三、Servlet依赖的对比 - **Struts1**:Action类直接...

    Struts2和Struts1的区别,详细点,主要说说Struts2

    - **Struts1**中的Action对象在整个请求周期内是单例模式的,这意味着所有请求都会共用同一个Action实例,这可能会导致线程安全问题。 - 相比之下,**Struts2**为每个请求创建一个新的Action实例,这不仅提高了安全...

    转:struts1与struts2的区别

    - **Struts2**: 在Struts2中,为每个HTTP请求创建一个新的Action实例,从而避免了线程安全问题。这一改变极大地简化了代码编写,并降低了出错的可能性。尽管servlet容器会为每个请求创建多个临时对象,但并不会对...

    struts1和struts2的区别

    相比之下,Struts2的Action为每个请求创建一个新的实例,消除了线程安全问题,简化了资源管理。 在Servlet依赖性上,Struts1的Action直接依赖于Servlet API,执行方法接收HttpServletRequest和HttpServletResponse...

    struts1.0和struts2

    相比之下,Struts2为每个请求创建一个新的Action实例,避免了线程安全问题,简化了开发者的任务。 在Servlet依赖上,Struts1的Action直接依赖于Servlet API,执行方法接收HttpServletRequest和HttpServletResponse...

    Struts1与Struts2本质区别

    - **Struts 2**:每个请求都会创建一个新的Action实例,消除了线程安全问题,同时也减少了开发者在处理并发请求时需要考虑的问题。 #### 3. Servlet依赖方面的对比 - **Struts 1**:Action的方法签名中包含了`...

    struts1与struts2的区别

    相比之下,Struts2的Action为每个请求创建一个新的实例,消除了线程安全的顾虑,简化了资源管理。 **Servlet依赖** Struts1的Action直接依赖于Servlet API,执行方法接收HttpServletRequest和HttpServletResponse...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics