Servlet 單例多線程

Servlet如何處理多個請求訪問？

Servlet容器默認(rèn)是采用單實(shí)例多線程的方式處理多個請求的：

1.當(dāng)web服務(wù)器啟動的時候（或客戶端發(fā)送請求到服務(wù)器時），Servlet就被加載并實(shí)例化(只存在一個Servlet實(shí)例)；

2.容器初始化化Servlet主要就是讀取配置文件（例如tomcat,可以通過servlet.xml的<Connector>設(shè)置線程池中線程數(shù)目，初始化線程池通過web.xml,初始化每個參數(shù)值等等。

3.當(dāng)請求到達(dá)時，Servlet容器通過調(diào)度線程(Dispatchaer Thread) 調(diào)度它管理下線程池中等待執(zhí)行的線程（Worker Thread）給請求者；

4.線程執(zhí)行Servlet的service方法；

5.請求結(jié)束，放回線程池，等待被調(diào)用；

（注意：避免使用實(shí)例變量（成員變量），因?yàn)槿绻嬖诔蓡T變量，可能發(fā)生多線程同時訪問該資源時，都來操作它，照成數(shù)據(jù)的不一致，因此產(chǎn)生線程安全問題）

從上面可以看出：

第一：Servlet單實(shí)例，減少了產(chǎn)生servlet的開銷；

第二：通過線程池來響應(yīng)多個請求，提高了請求的響應(yīng)時間；

第三：Servlet容器并不關(guān)心到達(dá)的Servlet請求訪問的是否是同一個Servlet還是另一個Servlet，直接分配給它一個新的線程；如果是同一個Servlet的多個請求，那么Servlet的service方法將在多線程中并發(fā)的執(zhí)行；

第四：每一個請求由ServletRequest對象來接受請求，由ServletResponse對象來響應(yīng)該請求；

Servlet/JSP技術(shù)和ASP、PHP等相比，由于其多線程運(yùn)行而具有很高的執(zhí)行效率。由于Servlet/JSP默認(rèn)是以多線程模式執(zhí)行的，所以，在編寫代碼時需要非常細(xì)致地考慮多線程的安全性問題。?

JSP的中存在的多線程問題：?

當(dāng)客戶端第一次請求某一個JSP文件時，服務(wù)端把該JSP編譯成一個CLASS文件，并創(chuàng)建一個該類的實(shí)例，然后創(chuàng)建一個線程處理CLIENT端的請求。如果有多個客戶端同時請求該JSP文件，則服務(wù)端會創(chuàng)建多個線程。每個客戶端請求對應(yīng)一個線程。以多線程方式執(zhí)行可大大降低對系統(tǒng)的資源需求,提高系統(tǒng)的并發(fā)量及響應(yīng)時間.?

對JSP中可能用的的變量說明如下:?

實(shí)例變量: 實(shí)例變量是在堆中分配的,并被屬于該實(shí)例的所有線程共享，所以不是線程安全的.?

JSP系統(tǒng)提供的8個類變量?

JSP中用到的OUT,REQUEST,RESPONSE,SESSION,CONFIG,PAGE,PAGECONXT是線程安全的(因?yàn)槊總€線程對應(yīng)的request，respone對象都是不一樣的，不存在共享問題), APPLICATION在整個系統(tǒng)內(nèi)被使用,所以不是線程安全的.?

局部變量: 局部變量在堆棧中分配,因?yàn)槊總€線程都有它自己的堆棧空間,所以是線程安全的.?

靜態(tài)類: 靜態(tài)類不用被實(shí)例化,就可直接使用,也不是線程安全的.?

外部資源: 在程序中可能會有多個線程或進(jìn)程同時操作同一個資源(如:多個線程或進(jìn)程同時對一個文件進(jìn)行寫操作).此時也要注意同步問題.?

使它以單線程方式執(zhí)行,這時，仍然只有一個實(shí)例，所有客戶端的請求以串行方式執(zhí)行。這樣會降低系統(tǒng)的性能?

問題?

問題一. 說明其Servlet容器如何采用單實(shí)例多線程的方式來處理請求?

問題二. 如何在開發(fā)中保證servlet是單實(shí)例多線程的方式來工作(也就是說如何開發(fā)線程安全的servelt)。?

一. Servlet容器如何同時來處理多個請求?

Java的內(nèi)存模型JMM（Java Memory Model）?

JMM主要是為了規(guī)定了線程和內(nèi)存之間的一些關(guān)系。根據(jù)JMM的設(shè)計，系統(tǒng)存在一個主內(nèi)存(Main Memory)，Java中所有實(shí)例變量都儲存在主存中，對于所有線程都是共享的。每條線程都有自己的工作內(nèi)存(Working Memory)，工作內(nèi)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，緩存可能并不總和主存同步，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(jù)JMM，我們可以將論文中所討論的Servlet實(shí)例的內(nèi)存模型抽象為圖所示的模型。?

?

工作者線程Work Thread:執(zhí)行代碼的一組線程。?

調(diào)度線程Dispatcher Thread：每個線程都具有分配給它的線程優(yōu)先級,線程是根據(jù)優(yōu)先級調(diào)度執(zhí)行的。?

Servlet采用多線程來處理多個請求同時訪問。servlet依賴于一個線程池來服務(wù)請求。線程池實(shí)際上是一系列的工作者線程集合。Servlet使用一個調(diào)度線程來管理工作者線程。?

當(dāng)容器收到一個Servlet請求，調(diào)度線程從線程池中選出一個工作者線程,將請求傳遞給該工作者線程，然后由該線程來執(zhí)行Servlet的service方法。當(dāng)這個線程正在執(zhí)行的時候,容器收到另外一個請求,調(diào)度線程同樣從線程池中選出另一個工作者線程來服務(wù)新的請求,容器并不關(guān)心這個請求是否訪問的是同一個Servlet.當(dāng)容器同時收到對同一個Servlet的多個請求的時候，那么這個Servlet的service()方法將在多線程中并發(fā)執(zhí)行。?

Servlet容器默認(rèn)采用單實(shí)例多線程的方式來處理請求，這樣減少產(chǎn)生Servlet實(shí)例的開銷，提升了對請求的響應(yīng)時間，對于Tomcat可以在server.xml中通過<Connector>元素設(shè)置線程池中線程的數(shù)目。?

就實(shí)現(xiàn)來說：?

調(diào)度者線程類所擔(dān)負(fù)的責(zé)任如其名字，該類的責(zé)任是調(diào)度線程，只需要利用自己的屬性完成自己的責(zé)任。所以該類是承擔(dān)了責(zé)任的，并且該類的責(zé)任又集中到唯一的單體對象中。而其他對象又依賴于該特定對象所承擔(dān)的責(zé)任，我們就需要得到該特定對象。那該類就是一個單例模式的實(shí)現(xiàn)了。?

注意：服務(wù)器可以使用多個實(shí)例來處理請求，代替單個實(shí)例的請求排隊(duì)帶來的效益問題。服務(wù)器創(chuàng)建一個Servlet類的多個Servlet實(shí)例組成的實(shí)例池，對于每個請求分配Servlet實(shí)例進(jìn)行響應(yīng)處理，之后放回到實(shí)例池中等待下此請求。這樣就造成并發(fā)訪問的問題。?

此時,局部變量(字段)也是安全的，但對于全局變量和共享數(shù)據(jù)是不安全的，需要進(jìn)行同步處理。而對于這樣多實(shí)例的情況SingleThreadModel接口并不能解決并發(fā)訪問問題。 SingleThreadModel接口在servlet規(guī)范中已經(jīng)被廢棄了。

二 如何開發(fā)線程安全的Servlet?

　　1、實(shí)現(xiàn) SingleThreadModel 接口?

　　該接口指定了系統(tǒng)如何處理對同一個Servlet的調(diào)用。如果一個Servlet被這個接口指定,那么在這個Servlet中的service方法將不會有兩個線程被同時執(zhí)行，當(dāng)然也就不存在線程安全的問題。這種方法只要將前面的Concurrent Test類的類頭定義更改為：?

Public class Concurrent Test extends HttpServlet implements SingleThreadModel {?

…………?

}?

　　2、同步對共享數(shù)據(jù)的操作?

　　使用synchronized 關(guān)鍵字能保證一次只有一個線程可以訪問被保護(hù)的區(qū)段，在本論文中的Servlet可以通過同步塊操作來保證線程的安全。同步后的代碼如下：?

…………?

Public class Concurrent Test extends HttpServlet { …………?

Username = request.getParameter ("username");?

Synchronized (this){?

Output = response.getWriter ();?

Try {?

Thread. Sleep (5000);?

} Catch (Interrupted Exception e){}?

output.println("用戶名:"+Username+"<BR>");?

}?

}?

}?

　　3、避免使用實(shí)例變量?

　　本實(shí)例中的線程安全問題是由實(shí)例變量造成的，只要在Servlet里面的任何方法里面都不使用實(shí)例變量，那么該Servlet就是線程安全的。?

　　修正上面的Servlet代碼，將實(shí)例變量改為局部變量實(shí)現(xiàn)同樣的功能，代碼如下：?

……?

Public class Concurrent Test extends HttpServlet {public void service (HttpServletRequest request, HttpServletResponse?

Response) throws ServletException, IOException {?

Print Writer output;?

String username;?

Response.setContentType ("text/html; charset=gb2312");?

……?

}?

}?

　**　對上面的三種方法進(jìn)行測試，可以表明用它們都能設(shè)計出線程安全的Servlet程序。但是，如果一個Servlet實(shí)現(xiàn)了SingleThreadModel接口，Servlet引擎將為每個新的請求創(chuàng)建一個單獨(dú)的Servlet實(shí)例，這將引起大量的系統(tǒng)開銷。SingleThreadModel在Servlet2.4中已不再提倡使用；同樣如果在程序中使用同步來保護(hù)要使用的共享的數(shù)據(jù)，也會使系統(tǒng)的性能大大下降。這是因?yàn)楸煌降拇a塊在同一時刻只能有一個線程執(zhí)行它，使得其同時處理客戶請求的吞吐量降低，而且很多客戶處于阻塞狀態(tài)。另外為保證主存內(nèi)容和線程的工作內(nèi)存中的數(shù)據(jù)的一致性，要頻繁地刷新緩存,這也會大大地影響系統(tǒng)的性能。所以在實(shí)際的開發(fā)中也應(yīng)避免或最小化 Servlet 中的同步代碼；在Serlet中避免使用實(shí)例變量是保證Servlet線程安全的最佳選擇。從Java 內(nèi)存模型也可以知道，方法中的臨時變量是在棧上分配空間，而且每個線程都有自己私有的棧空間，所以它們不會影響線程的安全。

更加詳細(xì)的說明：

1，變量的線程安全：這里的變量指字段和共享數(shù)據(jù)(如表單參數(shù)值)。?

a，將 參數(shù)變量 本地化。多線程并不共享局部變量.所以我們要盡可能的在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(diào)用的代碼塊。這意味著線程需要排隊(duì)處理。在使用同板塊的時候要盡可能的縮小同步代碼的范圍，不要直接在sevice方法和響應(yīng)方法上使用同步，這樣會嚴(yán)重影響性能。?

2,屬性的線程安全：ServletContext，HttpSession，ServletRequest對象中屬性。?

ServletContext：（線程是不安全的）?

ServletContext是可以多線程同時讀/寫屬性的，線程是不安全的。要對屬性的讀寫進(jìn)行同步處理或者進(jìn)行深度Clone()。所以在Servlet上下文中盡可能少量保存會被修改（寫）的數(shù)據(jù)，可以采取其他方式在多個Servlet中共享，比方我們可以使用單例模式來處理共享數(shù)據(jù)。?

HttpSession：（線程是不安全的）?

HttpSession對象在用戶會話期間存在，只能在處理屬于同一個Session的請求的線程中被訪問，因此Session對象的屬性訪問理論上是線程安全的。?

當(dāng)用戶打開多個同屬于一個進(jìn)程的瀏覽器窗口，在這些窗口的訪問屬于同一個Session，會出現(xiàn)多次請求，需要多個工作線程來處理請求，可能造成同時多線程讀寫屬性。這時我們需要對屬性的讀寫進(jìn)行同步處理：使用同步塊Synchronized和使用讀/寫器來解決。?

ServletRequest：（線程是安全的）?

對于每一個請求，由一個工作線程來執(zhí)行，都會創(chuàng)建有一個新的ServletRequest對象，所以ServletRequest對象只能在一個線程中被訪問。ServletRequest是線程安全的。注意：ServletRequest對象在service方法的范圍內(nèi)是有效的，不要試圖在service方法結(jié)束后仍然保存請求對象的引用。?

3，使用同步的集合類：?

使用Vector代替ArrayList，使用Hashtable代替HashMap。?

4，不要在Servlet中創(chuàng)建自己的線程來完成某個功能。?

Servlet本身就是多線程的，在Servlet中再創(chuàng)建線程，將導(dǎo)致執(zhí)行情況復(fù)雜化，出現(xiàn)多線程安全問題。?

5，在多個servlet中對外部對象(比方文件)進(jìn)行修改操作一定要加鎖，做到互斥的訪問。?

6，javax.servlet.SingleThreadModel接口是一個標(biāo)識接口，如果一個Servlet實(shí)現(xiàn)了這個接口，那Servlet容器將保證在一個時刻僅有一個線程可以在給定的servlet實(shí)例的service方法中執(zhí)行。將其他所有請求進(jìn)行排隊(duì)。?

PS：

Servlet并非只是單例的. 當(dāng)container開始啟動,或是客戶端發(fā)出請求服務(wù)時,Container會按照容器的配置負(fù)責(zé)加載和實(shí)例化一個Servlet（也可以配置為多個，不過一般不這么干）.不過一般來說一個servlet只會有一個實(shí)例。

1) Struts2的Action是原型，非單實(shí)例的；會對每一個請求,產(chǎn)生一個Action的實(shí)例來處理。?

2) Struts1的Action,Spring的Ioc容器管理的bean 默認(rèn)是單實(shí)例的.?

Struts1 Action是單實(shí)例的，spring mvc的controller也是如此。因此開發(fā)時要求必須是線程安全的，因?yàn)閮H有Action的一個實(shí)例來處理所有的請求。單例策略限制了Struts1 Action能作的事，并且要在開發(fā)時特別小心。Action資源必須是線程安全的或同步的。?

Spring的Ioc容器管理的bean 默認(rèn)是單實(shí)例的。

Struts2 Action對象為每一個請求產(chǎn)生一個實(shí)例，因此沒有線程安全問題。（實(shí)際上，servlet容器給每個請求產(chǎn)生許多可丟棄的對象，并且不會導(dǎo)致性能和垃圾回收問題）。

當(dāng)Spring管理Struts2的Action時，bean默認(rèn)是單實(shí)例的，可以通過配置參數(shù)將其設(shè)置為原型。(scope="prototype ）

Servlet的生命周期：

1. ? ? ?Servlet在web服務(wù)器啟動時被加載并實(shí)例化，容器運(yùn)行其init方法初始化，請求到達(dá)時運(yùn)行其service方法；

2. ? ? ?service運(yùn)行請求對應(yīng)的doXXX(doGet,doPost)方法；

3. ? ? ?服務(wù)器銷毀實(shí)例，運(yùn)行其destory方法；

Servlet的生命周期由Servlet容器管理；

（三個概念的理解：

Servlet容器<Web容器<應(yīng)用服務(wù)器？

Servlet容器的主要任務(wù)就是管理Servlet的生命周期；

Web容器也稱之為web服務(wù)器，主要任務(wù)就是管理和部署web應(yīng)用的；

應(yīng)用服務(wù)器的功能非常強(qiáng)大，不僅可以管理和部署web應(yīng)用，也可以部署EJB應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)容器管理的事務(wù)等等。。。

Web服務(wù)器就是跟基于HTTP的請求打交道，而EJB容器更多是跟數(shù)據(jù)庫，事務(wù)管理等服務(wù)接口交互，所以應(yīng)用服務(wù)器的功能是很多的。

常見的web服務(wù)器就是Tomcat,但Tomcat同樣也是Servlet服務(wù)器；

常見的應(yīng)用服務(wù)器有WebLogic，WebSphere，但都是收費(fèi)的；

沒有Servlet容器，可以用Web容器直接訪問靜態(tài)Html頁面，比如安裝了apache等；如果需要顯示Jsp/Servlet，就需要安裝一個Servlet容器；但是光有servlet容器也是不夠的，它需要被解析為html顯示，所以仍需要一個web容器；所以，我們常把web容器和Servlet容器視為一體，因?yàn)樗麄儍蓚€容器都有對方的功能實(shí)現(xiàn)了，都沒有獨(dú)立的存在了，比如tomcat！

）

Servlet是如何處理多個請求同時訪問呢？

Servlet容器默認(rèn)是采用單實(shí)例多線程的方式處理多個請求的：

1. ? ? ?當(dāng)web服務(wù)器啟動的時候（或客戶端發(fā)送請求到服務(wù)器時），Servlet就被加載并實(shí)例化（只存在一個Servlet實(shí)例）；

2. ? ? ?容器初始化Servlet。主要就是讀取配置文件（例如tomcat，可以通過servlet.xml的<Connector>設(shè)置線程池中線程數(shù)目，初始化線程池；通過web.xml，初始化每個參數(shù)值等等）；

3. ? ? ?當(dāng)請求到達(dá)時，Servlet容器通過調(diào)度線程（Dispatchaer Thread）調(diào)度它管理下的線程池中等待執(zhí)行的線程（Worker Thread）給請求者；

4. ? ? ?線程執(zhí)行Servlet的service方法；

5. ? ? ?請求結(jié)束，放回線程池，等到被調(diào)用；

從上面可以看出：

第一：Servlet單實(shí)例，減少了產(chǎn)生servlet的開銷；

第二：通過線程池來響應(yīng)多個請求，提高了請求的響應(yīng)時間；

第三：Servlet容器并不關(guān)心到達(dá)的Servlet請求訪問的是否是同一個Servlet還是另一個Servlet，直接分配給它一個新的線程；如果是同一個Servlet的多個請求，那么Servlet的service方法將在多線程中并發(fā)的執(zhí)行；

第四：每一個請求由ServletRequest對象來接受請求，由ServletResponse對象來響應(yīng)該請求；

問題出現(xiàn)了：

同一個Servlet的的多個請求到來時，如果該Servlet中存在成員變量，可能發(fā)生多線程同時訪問該資源時，都來操作它，造成數(shù)據(jù)的不一致，因此產(chǎn)生線程安全問題。

解決：

1. ? ? ?實(shí)現(xiàn)SingleThreadModel接口

如果一個Servlet被這個接口指定,那么在這個Servlet中的service方法將不會有兩個線程被同時執(zhí)行，當(dāng)然也就不存在線程安全的問題；

2. ? ? ?同步對共享數(shù)據(jù)的操作

使用synchronized關(guān)鍵字能保證一次只有一個線程可以訪問被保護(hù)的區(qū)段，Servlet可以通過同步塊操作來保證線程的安全。

ServletRequest對象是線程安全的，但是ServletContext和HttpSession不是線程安全的；

要使用同步的集合類：Vector代替ArrayList，HsahTable代替HashMap；

3. ? ? ?避免使用實(shí)例變量（成員變量）

線程安全問題是由實(shí)例變量造成的，只要在Servlet里面的任何方法里面都不使用實(shí)例變量，那么該Servlet就是線程安全的。（所有建議不要在servlet中定義成員變量，盡量用局部變量代替）

對上面的三種方法進(jìn)行測試，可以表明用它們都能設(shè)計出線程安全的Servlet程序。但是，如果一個Servlet實(shí)現(xiàn)了SingleThreadModel接口，Servlet引擎將為每個新的請求創(chuàng)建一個單獨(dú)的Servlet實(shí)例，這將引起大量的系統(tǒng)開銷。SingleThreadModel在Servlet2.4中已不再提倡使用；同樣如果在程序中使用同步來保護(hù)要使用的共享的數(shù)據(jù)，也會使系統(tǒng)的性能大大下降。這是因?yàn)楸煌降拇a塊在同一時刻只能有一個線程執(zhí)行它，使得其同時處理客戶請求的吞吐量降低，而且很多客戶處于阻塞狀態(tài)。另外為保證主存內(nèi)容和線程的工作內(nèi)存中的數(shù)據(jù)的一致性，要頻繁地刷新緩存,這也會大大地影響系統(tǒng)的性能。所以在實(shí)際的開發(fā)中也應(yīng)避免或最小化Servlet中的同步代碼；在Serlet中避免使用實(shí)例變量是保證Servlet線程安全的最佳選擇。從Java內(nèi)存模型也可以知道，方法中的臨時變量是在棧上分配空間，而且每個線程都有自己私有的棧空間，所以它們不會影響線程的安全。

　Servlet的線程安全問題只有在大量的并發(fā)訪問時才會顯現(xiàn)出來，并且很難發(fā)現(xiàn)，因此在編寫Servlet程序時要特別注意。線程安全問題主要是由實(shí)例變量造成的,因此在Servlet中應(yīng)避免使用實(shí)例變量。如果應(yīng)用程序設(shè)計無法避免使用實(shí)例變量，那么使用同步來保護(hù)要使用的實(shí)例變量，但為保證系統(tǒng)的最佳性能，應(yīng)該同步可用性最小的代碼路徑。

轉(zhuǎn)載于:https://my.oschina.net/liangzhenghui/blog/506141

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Servlet 单例多线程的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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