聊聊Servlet、Struts1、Struts2以及SpringMvc中的線程安全


前言

很多初學者,甚至是工作1-3年的小伙伴們都可能弄不明白?servlet Struts1 Struts2 springmvc 哪些是單例,哪些是多例,哪些是線程安全?

在談這個話題之前,我們先了解一下Java中相關的變量類型以及內存模型JMM。

變量類型

  • 類變量:獨立於方法之外的變量,用 static 修飾。
  • 局部變量:類的方法中的變量。
  • 實例變量(全局變量):獨立於方法之外的變量,不過沒有 static 修飾。

JAVA的局部變量

  • 局部變量聲明在方法、構造方法或者語句塊中;
  • 局部變量在方法、構造方法、或者語句塊被執行的時候創建,當它們執行完成后,變量將會被銷毀;
  • 訪問修飾符不能用於局部變量;
  • 局部變量只在聲明它的方法、構造方法或者語句塊中可見;
  • 局部變量是在棧上分配的。
  • 局部變量沒有默認值,所以局部變量被聲明后,必須經過初始化,才可以使用。

JAVA的實例變量

  • 實例變量聲明在一個類中,但在方法、構造方法和語句塊之外;
  • 當一個對象被實例化之后,每個實例變量的值就跟着確定;
  • 實例變量在對象創建的時候創建,在對象被銷毀的時候銷毀;
  • 實例變量的值應該至少被一個方法、構造方法或者語句塊引用,使得外部能夠通過這些方式獲取實例變量信息;
  • 實例變量可以聲明在使用前或者使用后;
  • 訪問修飾符可以修飾實例變量;
  • 實例變量對於類中的方法、構造方法或者語句塊是可見的。一般情況下應該把實例變量設為私有。通過使用訪問修飾符可以使實例變量對子類可見;
  • 實例變量具有默認值。數值型變量的默認值是0,布爾型變量的默認值是false,引用類型變量的默認值是null。變量的值可以在聲明時指定,也可以在構造方法中指定;實例變量可以直接通過變量名訪問。但在靜態方法以及其他類中,就應該使用完全限定名:ObejectReference.VariableName。

JAVA的類變量(靜態變量)

  • 類變量也稱為靜態變量,在類中以static關鍵字聲明,但必須在方法構造方法和語句塊之外。
  • 無論一個類創建了多少個對象,類只擁有類變量的一份拷貝。
  • 靜態變量除了被聲明為常量外很少使用。常量是指聲明為public/private,final和static類型的變量。常量初始化后不可改變。
  • 靜態變量儲存在靜態存儲區。經常被聲明為常量,很少單獨使用static聲明變量。
  • 靜態變量在程序開始時創建,在程序結束時銷毀。
  • 與實例變量具有相似的可見性。但為了對類的使用者可見,大多數靜態變量聲明為public類型。
  • 默認值和實例變量相似。數值型變量默認值是0,布爾型默認值是false,引用類型默認值是null。變量的值可以在聲明的時候指定,也可以在構造方法中指定。此外,靜態變量還可以在靜態語句塊中初始化。
  • 靜態變量可以通過:ClassName.VariableName的方式訪問。
  • 類變量被聲明為public static final類型時,類變量名稱一般建議使用大寫字母。如果靜態變量不是public和final類型,其命名方式與實例變量以及局部變量的命名方式一致。

Java的內存模型JMM

Java的內存模型JMM(Java Memory Model)JMM主要是為了規定了線程和內存之間的一些關系。根據JMM的設計,系統存在一個主內存(Main Memory),Java中所有實例變量都儲存在主存中,對於所有線程都是共享的。每條線程都有自己的工作內存(Working Memory),工作內存由緩存和堆棧兩部分組成,緩存中保存的是主存中變量的拷貝,緩存可能並不總和主存同步,也就是緩存中變量的修改可能沒有立刻寫到主存中;堆棧中保存的是線程的局部變量,線程之間無法相互直接訪問堆棧中的變量。根據JMM,我們可以將論文中所討論的Servlet實例的內存模型抽象為下圖所示的模型。

線程安全

Servlet

Servlet/JSP技術和ASP、PHP等相比,由於其多線程運行而具有很高的執行效率。由於Servlet/JSP默認是以多線程模式執行的,所以,在編寫代碼時需要非常細致地考慮多線程的安全性問題。然而,很多人編寫Servlet/JSP程序時並沒有注意到多線程安全性的問題,這往往造成編寫的程序在少量用戶訪問時沒有任何問題,而在並發用戶上升到一定值時,就會經常出現一些莫明其妙的問題。

Servlet的多線程機制

Servlet體系結構是建立在Java多線程機制之上的,它的生命周期是由Web容器負責的。當客戶端第一次請求某個Servlet 時,Servlet容器將會根據web.xml配置文件實例化這個Servlet類。當有新的客戶端請求該Servlet時,一般不會再實例化該 Servlet類,也就是有多個線程在使用這個實例。Servlet容器會自動使用線程池等技術來支持系統的運行,如下圖所示。

這樣,當兩個或多個線程同時訪問同一個Servlet時,可能會發生多個線程同時訪問同一資源的情況,數據可能會變得不一致。所以在用Servlet構建的Web應用時如果不注意線程安全的問題,會使所寫的Servlet程序有難以發現的錯誤。

Servlet的線程安全問題

Servlet的線程安全問題主要是由於實例變量使用不當而引起的,這里以一個現實的例子來說明。

/**
 * 模擬用戶AB在同時執行不同的動作
 * 先執行 http://localhost:8080/concurrent?username=A&action=play
 * 稍后執行 http://localhost:8080/concurrent?username=B&action=eat
 */
public class Concurrent extends HttpServlet {
	private static final long serialVersionUID = 1L;
	private String action = "";//動作  
	public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
			throws ServletException, IOException {
		try {  
			String username = request.getParameter("username");  
			action = request.getParameter("username");  
            Thread.sleep(5000); //為了突出並發問題,在這設置一個延時  
            //如果不出意外,應該用戶AB都在吃飯
            System.out.println("用戶:"+username+"在"+action);
        } catch (Exception e) {  
        }  
	}
}

Struts1

首先,明確一點Sturts1 action是單例模式,線程是不安全的。Struts1使用的ActionServlet是單例的,既然是單例,當使用實例變量的時候就會有線程安全的問題。所有一般在開發中試禁止使用實例變量的。

Struts2

struts2使用的是actionContext,都是使用里面的實例變量,讓struts2自動匹配成對象的。每次處理一個請求,struts2就會實例化一個對象,這樣就不會有線程安全的問題了。

需要注意的是,如果struts2+spring來管理注入的時候,不要把Action設置成單例,否則會出問題的。當然現在很少有項目使用struts2了。

SpringMVC

SpringMVC的controller默認是單例模式的,所以也會有多線程並發的問題。

總結

  • servlet Struts1 SpringMvc 是線程不安全的,當然如果你不使用實例變量也就不存在線程安全的問題了。

  • Struts2 是線程安全的,當然前提情況是,Action 不交給 spring管理,並且不設置為單例。

  • SpringMvc 的 Bean 可以設置成多例變成線程安全,但是一定程度上回影響系統性能。


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