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摘要:先容了Servlet多线程机制,通过一个实例并团结Java 的内存模子说明引起Servlet线程不安详的原因,给出了担保Servlet线程安详的三种办理方案,并说明三种方案在实际开拓中的取舍。
要害字:Servlet 线程安详 同步 Java内存模子 实例变量
Servlet/JSP技能和ASP、PHP等对比,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,在编写代码时需要很是细致地思量多线程的安详性问题。然而,许多人编写Servlet/JSP措施时并没有留意到多线程安详性的问题,这往往造成编写的措施在少量用户会见时没有任何问题,而在并发用户上升到必然值时,就会常常呈现一些莫明其妙的问题。
Servlet的多线程机制
Servlet体系布局是成立在Java多线程机制之上的,它的生命周期是由Web容器认真的。当客户端第一次请求某个Servlet时,Servlet容器将会按照web.xml设置文件实例化这个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利用这个实例。Servlet容器会自动利用线程池等技能来支持系统的运行,如图1所示。
图1 Servlet线程池
这样,当两个或多个线程同时会见同一个Servlet时,大概会产生多个线程同时会见同一资源的环境,数据大概会变得纷歧致。所以在用Servlet构建的Web应用时假如不留意线程安详的问题,会使所写的Servlet措施有难以发明的错误。
Servlet的线程安详问题
Servlet的线程安详问题主要是由于实例变量利用不妥而引起的,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 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); //为了突出并发问题,在这配置一个延时
} Catch (Interrupted Exception e){}
output.println("用户名:"+Username+"<BR>");
}
}
该Servlet中界说了一个实例变量output,在service要领将其赋值为用户的输出。当一个用户会见该Servlet时,措施会正常的运行,但当多个用户并发会见时,就大概会呈现其它用户的信息显示在别的一些用户的欣赏器上的问题。这是一个严重的问题。为了突出并发问题,便于测试、调查,我们在回显用户信息时执行了一个延时的操纵。假设已在web.xml设置文件中注册了该Servlet,现有两个用户a和b同时会见该Servlet(可以启动两个IE欣赏器,可能在两台呆板上同时会见),即同时在欣赏器中输入:
a: http://localhost: 8080/servlet/ConcurrentTest? Username=a
b: http://localhost: 8080/servlet/ConcurrentTest? Username=b
假如用户b比用户a回车的时间稍慢一点,将获得如图2所示的输出:
图2 a用户和b用户的欣赏器输出
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从图2中可以看到,Web处事器启动了两个线程别离处理惩罚来自用户a和用户b的请求,可是在用户a的欣赏器上却获得一个空缺的屏幕,用户a的信息显示在用户b的欣赏器上。该Servlet存在线程不安详问题。下面我们就从阐明该实例的内存模子入手,调查差异时刻实例变量output的值来阐明使该Servlet线程不安详的原因。
Java的内存模子JMM(Java Memory Model)JMM主要是为了划定了线程和内存之间的一些干系。按照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,对付所有线程都是共享的。每条线程都有本身的事情内存(Working Memory),事情内存由缓存和仓库两部门构成,缓存中生存的是主存中变量的拷贝,缓存大概并不总和主存同步,也就是缓存中变量的修改大概没有立即写到主存中;仓库中生存的是线程的局部变量,线程之间无法彼此直接会见仓库中的变量。按照JMM,我们可以将论文中所接头的Servlet实例的内存模子抽象为图3所示的模子。
图3 Servlet实例的JMM模子
下面按照图3所示的内存模子,来阐明当用户a和b的线程(简称为a线程、b线程)并发执行时,Servlet实例中所涉及变量的变革环境及线程的执行环境,如图4所示。
调治时刻 | a线程 | b线程 |
T1 | 会见Servlet页面 | |
T2 | 会见Servlet页面 | |
T3 | output=a的输出username=a休眠5000毫秒,让出CPU | |
T4 | output=b的输出(写回主存)username=b休眠5000毫秒,让出CPU | |
T5 | 在用户b的欣赏器上输出a线程的username的值,a线程终止。 | |
T6 | 在用户b的欣赏器上输出b线程的username的值,b线程终止。 |
图4 Servlet实例的线程调治环境
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从图4中可以清楚的看到,由于b线程对实例变量output的修改包围了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的欣赏器上。假如在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,那么将不会呈现图2所示的输出功效,因此这只是一种偶尔现象,但这更增加了措施潜在的危险性。
设计线程安详的Servlet
通过上面的阐明,我们知道了实例变量不正确的利用是造成Servlet线程不安详的主要原因。下面针对该问题给出了三种办理方案并对方案的选取给出了一些参考性的发起。
1、实现 SingleThreadModel 接口
该接口指定了系统如那里理惩罚对同一个Servlet的挪用。假如一个Servlet被这个接口指定,那么在这个Servlet中的service要领将不会有两个线程被同时执行,虽然也就不存在线程安详的问题。这种要领只要将前面的Concurrent Test类的类头界说变动为:
Public class Concurrent Test extends HttpServlet implements SingleThreadModel {
…………
}
2、同步对共享数据的操纵
利用synchronized 要害字能担保一次只有一个线程可以会见被掩护的区段,在本论文中的Servlet可以通过同步块操纵来担保线程的安详。同步后的代码如下:
…………
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("用户名:"+Username+"<BR>");
}
}
}
3、制止利用实例变量
本实例中的线程安详问题是由实例变量造成的,只要在Servlet内里的任何要领内里都不利用实例变量,那么该Servlet就是线程安详的。
批改上面的Servlet代码,将实例变量改为局部变量实现同样的成果,代码如下:
……
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");
……
}
}
对上面的三种要领举办测试,可以表白用它们都能设计出线程安详的Servlet措施。可是,假如一个Servlet实现了SingleThreadModel接口,Servlet引擎将为每个新的请求建设一个单独的Servlet实例,这将引起大量的系统开销。SingleThreadModel在Servlet2.4中已不再倡导利用;同样假如在措施中利用同步来掩护要利用的共享的数据,也会使系统的机能大大下降。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,使得其同时处理惩罚客户请求的吞吐量低落,并且许多客户处于阻塞状态。别的为担保主存内容和线程的事情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机能。所以在实际的开拓中也应制止或最小化 Servlet 中的同步代码;在Serlet中制止利用实例变量是担保Servlet线程安详的最佳选择。从Java 内存模子也可以知道,要领中的姑且变量是在栈上分派空间,并且每个线程都有本身私有的栈空间,所以它们不会影响线程的安详。
小结
Servlet的线程安详问题只有在大量的并发会见时才会显现出来,而且很难发明,因此在编写Servlet措施时要出格留意。线程安详问题主要是由实例变量造成的,因此在Servlet中应制止利用实例变量。假如应用措施设计无法制止利用实例变量,那么利用同步来掩护要利用的实例变量,但为担保系统的最佳机能,应该同步可用性最小的代码路径。