Struts的线程安全

Servlet/JSP技术和ASP、PHP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。
　　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。

　　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。
　　Servlet的线程安全问题
　　Servlet的线程安全问题主要是由于变量使用不当而引起的，这里以一个现实的例子来说明

Import javax.servlet. *; Import javax.servlet.http. *; Import java.io. *; Public class 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); //为了突出并发问题，在这设置一个延时} Catch (Interrupted Exception e){} output.println("用户名:"+Username+"<BR>"); } }

该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。假设现有两个用户a和b同时访问该Servlet，一种可能发生的情况是：

a运行到Thread. sleep (5000);后让出CPU给b，此时的output是针对a页面的。b运行到Thread. sleep (5000);后让出CPU给a，但此时的output是针对b页面的。由于两请求共享同一个output，因此a继续运行output.println实际上是向b输出了。这样就出现了a的浏览器上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。

产生问题的原因是多线程共享资源，导致线程被调度前后的资源发生变化。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JMM（Java 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2所示的模型。

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。

　　设计线程安全的Servlet
　　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(该方法已被废弃)
　　SingleThreadModel 接口是标签接口，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：　　

Public class Test extends HttpServlet implements SingleThreadModel { 　　………… 　　}

　　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：

Public class Test extends HttpServlet { ………… Username = request.getParameter ("username"); Synchronized (this){ Output = response.getWriter (); Try { Thread. Sleep (5000); } Catch (Interrupted Exception e){} output.println("用户名:"+Username+"<BR>"); } } }

　　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。将实例变量改为局部变量，代码如下：

Public class Test extends HttpServlet { public void service (HttpServletRequest request, HttpServletResponse Response) throws ServletException, IOException { Print Writer output; String username; Response.setContentType ("text/html; charset=gb2312"); …… } }

　　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。 SingleThreadModel在Servlet2.4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；在Serlet中避免使用实例变量是保证Servlet线程安全的最佳选择。从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。
　　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Struts的Action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！

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Struts 1.x和Struts 2的Action是不是线程安全的？

Struts 1.x在第一次请求某个Action时，会创建这个Action实例。但之后再请求该Action实例时，就用之前创建好的这个Action处理，即它是单例模式。所以Struts 1.x的Action不是线程安全的。

但是为什么我们在使用Struts 1.x开发的时候一般不用考虑线程安全问题呢？

那是因为Struts 1.x的方法调用模式用到的参数一般都是局部变量（包括request, response，session,config,page,pageContext等，如下面的方法定义），局部变量是线程安全的，因此不存在线程安全问题。但是要是在execute中使用了实例变量，就会存在线程安全问题。所以我们用Struts 1.x开发时尽量不要使用实例变量，如果一定要用或者有这种需要，那么我们一定要意识到使用实例变量是存在线程安全的，可以使用同步机制去处理线程安全问题。

public ActionForward execute (ActionMapping mapping, 
                                ActionForm form, 
                                HttpServletRequest request, 
                                HttpServletResponse response)
 throws ActionException;

注：application在整个系统内被使用,所以不是线程安全的.

Struts 2 Action对象为每一个请求产生一个实例，因此没有线程安全问题。在Sping + Struts 2的应用中，由Spring来管理Struts 2的Action，而IoC容器管理的bean默认是单实例的

（scope="singleton"），加上Struts 2的Action就像一个POJO一样，定义了很多的类变量，这就有线程安全问题了。解决些问题最简单的办法就是不使用单例模式（设置scope="prototype"）。

<bean id="testAction" class="com.webapp.action.TestAction" scope="prototype">

Servlet是线程安全的吗？

servlet是单实例多线程运行方式，所以对象变量线程不安全，局部变量线程安全。

http://blog.csdn.net/xiemk2005/article/details/6064435

http://www.iteye.com/problems/3698

http://blog.chinaunix.net/uid-26602509-id-3075063.html

posted on 2013-10-27 02:06 heartstage 阅读(329) 评论(0) 编辑收藏举报

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