聊聊Servlet、Struts一、Struts2以及SpringMvc中的線程安全

前言

不少初學者，甚至是工做1-3年的小夥伴們均可能弄不明白？servlet Struts1 Struts2 springmvc 哪些是單例，哪些是多例，哪些是線程安全？

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

變量類型

• 類變量：獨立於方法以外的變量，用 static 修飾。
• 局部變量：類的方法中的變量。
• 實例變量（全局變量）：獨立於方法以外的變量，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建立，當它們執行完成後，變量將會被銷燬；
• 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，因此局部變量被聲明後，必須通過初始化，纔可使用。

JAVA的實例變量

• 實例變量聲明在一個類中，但在方法、構造方法和語句塊以外；
• 當一個對象被實例化以後，每一個實例變量的值就跟着肯定；
• 實例變量在對象建立的時候建立，在對象被銷燬的時候銷燬；
• 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，使得外部可以經過這些方式獲取實例變量信息；
• 實例變量能夠聲明在使用前或者使用後；
• 訪問修飾符能夠修飾實例變量；
• 實例變量對於類中的方法、構造方法或者語句塊是可見的。通常狀況下應該把實例變量設爲私有。經過使用訪問修飾符可使實例變量對子類可見；
• 實例變量具備默認值。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。變量的值能夠在聲明時指定，也能夠在構造方法中指定；實例變量能夠直接經過變量名訪問。但在靜態方法以及其餘類中，就應該使用徹底限定名：ObejectReference.VariableName。

JAVA的類變量（靜態變量）

• 類變量也稱爲靜態變量，在類中以static關鍵字聲明，但必須在方法構造方法和語句塊以外。
• 不管一個類建立了多少個對象，類只擁有類變量的一份拷貝。
• 靜態變量除了被聲明爲常量外不多使用。常量是指聲明爲public/private，final和static類型的變量。常量初始化後不可改變。
• 靜態變量儲存在靜態存儲區。常常被聲明爲常量，不多單獨使用static聲明變量。
• 靜態變量在程序開始時建立，在程序結束時銷燬。
• 與實例變量具備類似的可見性。但爲了對類的使用者可見，大多數靜態變量聲明爲public類型。
• 默認值和實例變量類似。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。變量的值能夠在聲明的時候指定，也能夠在構造方法中指定。此外，靜態變量還能夠在靜態語句塊中初始化。
• 靜態變量能夠經過：ClassName.VariableName的方式訪問。
• 類變量被聲明爲public static final類型時，類變量名稱通常建議使用大寫字母。若是靜態變量不是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下圖所示的模型。

線程安全

Servlet

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，以下圖所示。

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

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。

/**
 * 模擬用戶AB在同時執行不一樣的動做
 * 先執行 http://localhost:8080/concurrent?username=A&action=play
 * 稍後執行 http://localhost:8080/concurrent?username=B&action=eat
 */
public class Concurrent extends HttpServlet {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private String action = "";//動做  
    public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
        try {  
            String username = request.getParameter("username");  
            action = request.getParameter("username");  
            Thread.sleep(5000); //爲了突出併發問題，在這設置一個延時  
            //若是不出意外，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。全部通常在開發中試禁止使用實例變量的。

Struts2

struts2使用的是actionContext，都是使用裏面的實例變量，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。

須要注意的是，若是struts2+spring來管理注入的時候，不要把Action設置成單例，不然會出問題的。固然如今不多有項目使用struts2了。

SpringMVC

SpringMVC的controller默認是單例模式的，因此也會有多線程併發的問題。

總結

• servlet Struts1 SpringMvc 是線程不安全的，固然若是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，固然前提狀況是，Action 不交給 spring管理，而且不設置爲單例。

• SpringMvc 的 Bean 能夠設置成多例變成線程安全，可是必定程度上回影響系統性能。