Tomact高併發&Servlet線程處理

 Servlet/JSP技術和ASP、PHP等相比，因爲其多線程運行而具備很高的執行效率。因爲Servlet/JSP默認是以多線程模式執行的，因此，在編寫代碼時須要很是細緻地考慮多線程的安全性問題。然而，不少人編寫Servlet/JSP程序時並無注意到多線程安全性的問題，這每每形成編寫的程序在少許用戶訪問時沒有任何問題，而在併發用戶上升到必定值時，就會常常出現一些莫明其妙的問題。

 

Servlet生命週期

1.裝載Servlet。這項操做通常是動態執行的。然而，Server一般會提供一個管理的選項，用於在Server啓動時強制裝載和初始化特定的Servlet。
2.Server建立一個Servlet的實例
3.Server調用Servlet的init()方法
4.一個客戶端的請求到達Server
5.Server建立一個請求對象
6.Server建立一個響應對象
7.Server激活Servlet的service()方法，傳遞請求和響應對象做爲參數
8.service()方法得到關於請求對象的信息，處理請求，訪問其餘資源，得到須要的信息
9.service()方法使用響應對象的方法，將響應傳回Server，最終到達客戶端。service()方法可能激活其它方法以處理請求，如doGet()或doPost()或程序員本身開發的新的方法。
10.對於更多的客戶端請求，Server建立新的請求和響應對象，仍然激活此Servlet的service()方法，將這兩個對象做爲參數傳遞給它。如此重複以上的循環，但無需再次調用init()方法。通常Servlet只初始化一次(只有一個對象),當Server再也不須要Servlet時(通常當Server關閉時)，Server調用Servlet的Destroy()方法。

 

 

Servlet的多線程機制
　　Servlet體系結構是創建在Java多線程機制之上的，它的生命週期是由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，通常不會再實例化該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，如圖1所示。
　　

　

　　

圖1 Servlet線程池

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狀況，數據可能會變得不一致。因此在用Servlet構建的Web應用時若是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的線程安全問題主要是因爲實例變量使用不當而引發的，這裏以一個現實的例子來講明。

Import javax.servlet. *;  Import javax.servlet.http. *;  Import Java.io. *;  Public class Concurrent Test extends HttpServlet {PrintWriter output;  Public void service (HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {String username; Response.setContentType ("text/html; charset=gb2312"); Username = request.getParameter ("username");  Output = response.getWriter ();  Try {Thread. sleep (5000); //爲了突出併發問題，在這設置一個延時 } Catch (Interrupted Exception e){} output.println("用戶名:"+Username+"<BR>");  } }

　　該Servlet中定義了一個實例變量output，在service方法將其賦值爲用戶的輸出。當一個用戶訪問該Servlet時，程序會正常的運行，但當多個用戶併發訪問時，就可能會出現其它用戶的信息顯示在另一些用戶的瀏覽器上的問題。這是一個嚴重的問題。爲了突出併發問題，便於測試、觀察，咱們在回顯用戶信息時執行了一個延時的操做。假設已在web.xml配置文件中註冊了該Servlet，現有兩個用戶a和b同時訪問該Servlet（能夠啓動兩個IE瀏覽器，或者在兩臺機器上同時訪問）,即同時在瀏覽器中輸入：
　　a： http://localhost: 8080/servlet/ConcurrentTest? Username=a
　　b： http://localhost: 8080/servlet/ConcurrentTest? Username=b
　　若是用戶b比用戶a回車的時間稍慢一點，將獲得如圖2所示的輸出：
　

                      圖2 a用戶和b用戶的瀏覽器輸出
　　從圖2中能夠看到，Web服務器啓動了兩個線程分別處理來自用戶a和用戶b的請求，可是在用戶a的瀏覽器上卻獲得一個空白的屏幕，用戶a的信息顯示在用戶b的瀏覽器上。該Servlet存在線程不安全問題。下面咱們就從分析該實例的內存模型入手,觀察不一樣時刻實例變量output的值來分析使該Servlet線程不安全的緣由。

 

　Java的內存模型JMM（Java Memory Model）JMM主要是爲了規定了線程和內存之間的一些關係。根據JMM的設計，系統存在一個主內存(Main Memory)，Java中全部實例變量都儲存在主存中，對於全部線程都是共享的。每條線程都有本身的工做內存(Working Memory)，工做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馬上寫到主存中；堆棧中保存的是線程的局部變量，線程之間沒法相互直接訪問堆棧中的變量。根據JMM，咱們能夠將論文中所討論的Servlet實例的內存模型抽象爲圖3所示的模型。
　　

　

圖3 Servlet實例的JMM模型

下面根據圖3所示的內存模型，來分析當用戶a和b的線程（簡稱爲a線程、b線程）併發執行時，Servlet實例中所涉及變量的變化狀況及線程的執行狀況，如圖4所示。

圖4 Servlet實例的線程調度狀況

  從圖4中能夠清楚的看到，因爲b線程對實例變量output的修改覆蓋了a線程對實例變量output的修改，從而致使了用戶a的信息顯示在了用戶b的瀏覽器上。若是在a線程執行輸出語句時，b線程對output的修改尚未刷新到主存，那麼將不會出現圖2所示的輸出結果，所以這只是一種偶然現象，但這更增長了程序潛在的危險性。

 

servlet採用單實例多線程模式開發的

      問題一. 說明其Servlet容器如何採用單實例多線程的方式來處理請求 
      問題二 如何在開發中保證servlet是單實例多線程的方式來工做(也就是說如何開發線程安全的servelt) 

2、如何開發線程安全的Servlet 

 一、變量的線程安全：這裏的變量指字段和共享數據(如表單參數值)。 

  A、將參數變量本地化。多線程並不共享局部變量.因此咱們要儘量的在servlet中使用局部變量。 
   例如：String user = ""; 
         user = request.getParameter("user"); 

 B、使用同步塊Synchronized，防止可能異步調用的代碼塊。這意味着線程須要排隊處理。在使用同板塊的時候要儘量的縮小同步代碼的範圍，不要直接在sevice方法和響應方法上使用同步，這樣會嚴重影響性能。

三、使用同步的集合類： 
  使用Vector代替ArrayList，使用Hashtable代替HashMap。

四、不要在Servlet中建立本身的線程來完成某個功能。 
  Servlet自己就是多線程的，在Servlet中再建立線程，將致使執行狀況複雜化，出現多線程安全問題。 

小結

Servlet的線程安全問題只有在大量的併發訪問時纔會顯現出來，而且很難發現，所以在編寫Servlet程序時要特別注意。線程安全問題主要是由實例變量形成的，所以在Servlet中應避免使用實例變量。若是應用程序設計沒法避免使用實例變量，那麼使用同步來保護要使用的實例變量，但爲保證系統的最佳性能，應該同步可用性最小的代碼路徑。