深入研究Servlet線程安全性問題

　　Servlet（Server Applet）是Java Servlet的簡稱，稱為小服務(wù)程序或服務(wù)連接器，用Java編寫的服務(wù)器端程序，主要功能在于交互式地瀏覽和修改數(shù)據(jù)，生成動態(tài)Web內(nèi)容。

　　狹義的Servlet是指Java語言實現(xiàn)的一個接口，廣義的Servlet是指任何實現(xiàn)了這個Servlet接口的類，一般情況下，人們將Servlet理解為后者。Servlet運行于支持Java的應(yīng)用服務(wù)器中。從原理上講，Servlet可以響應(yīng)任何類型的請求，但絕大多數(shù)情況下Servlet只用來擴展基于HTTP協(xié)議的Web服務(wù)器。

　　最早支持Servlet標準的是JavaSoft的Java Web Server，此后，一些其它的基于Java的Web服務(wù)器開始支持標準的Servlet。

　　深入研究Servlet線程安全性問題

　　在探討java線程安全前，讓我們先簡要介紹一下Java語言。

　　任何語言，如C++，C#，Java，它們都有相通之處，特別是語法，但如果有人問你，Java語言的核心是什么？類庫？關(guān)鍵字？語法？似乎都不 是。Java語言的核心，也就是Sun始終不愿意開源的東西：Java虛擬機的實現(xiàn)（不過sun公開了其Java虛擬機規(guī)范），也就有了BEA的 JRockit，IBM的Jikes，Sun的Hotspot。

　　Java的核心有兩點，Java類加載（Java Class Loader）和Java內(nèi)存管理，它們具體體現(xiàn)在Java類庫的以下幾個類：

　　java.lang.ClassLoader（java.lang.Class）：我們調(diào)用的類，包括其接口和超類，import的類是怎么被Java虛擬機載入的？為什么static的字段在servlet容器里面可以一直生存下去（Spring容器中）？

　　java.lang.Thread（java.lang.ThreadLocal）：垃圾回收是怎么進行的（垃圾回收線程）？我們的程序是怎么退出的？

　　java.lang.refelect.Proxy（java.lang.refelect.Method）：為什么Tomcat、 Tapestry、Webwork、Spring等容器和框架可以通過配置文件來調(diào)用我們寫的類？Servlet規(guī)范、JSF規(guī)范、EJB規(guī)范、JDBC 規(guī)范究竟是怎么回事？為什么它們幾乎都是一些接口，而不是具體類？

　　Servlet線程安全

　　在Java的server side開發(fā)過程中，線程安全（Thread Safe）是一個尤為突出的問題。因為容器，如Servlet、EJB等一般都是多線程運行的。雖然在開發(fā)過程中，我們一般不考慮這些問題，但診斷問題 （Robust），程序優(yōu)化（Performance），我們必須深入它們。

　　什么是線程安全？

　　引用

　　Thread-safe describes a program portion or routine that can be called from multiple programming threads without unwanted interaction between the threads。

　　在Java里，線程安全一般體現(xiàn)在兩個方面：

　　1、多個thread對同一個java實例的訪問（read和modify）不會相互干擾，它主要體現(xiàn)在關(guān)鍵字synchronized。如 ArrayList和Vector，HashMap和Hashtable（后者每個方法前都有synchronized關(guān)鍵字）。如果你在 interator一個List對象時，其它線程remove一個element，問題就出現(xiàn)了。

　　2、每個線程都有自己的字段，而不會在多個線程之間共享。它主要體現(xiàn)在java.lang.ThreadLocal類，而沒有Java關(guān)鍵字支持，如像static、transient那樣。

　　一個普遍的疑問，我們的Servlet中能夠像JavaBean那樣declare instance或static字段嗎？如果不可以？會引發(fā)什么問題？

　　答案是：不可以。我們下面以實例講解：

　　首先，我們寫一個普通的Servlet，里面有instance字段count：

　　web.xml 》》

　　1 《servlet》

　　2 《servlet-name》SimpleServlet《/servlet-name》

　　3 《servlet-class》servlet.SimpleServlet《/servlet-class》

　　4 《/servlet》

　　5 《servlet-mapping》

　　6 《servlet-name》SimpleServlet《/servlet-name》

　　7 《url-pattern》/SimpleServlet《/url-pattern》

　　8 《/servlet-mapping》

　　SimpleServlet 》》

　　1 public class SimpleServlet extends HttpServlet {

　　2 private int counter = 0;

　　3 @Override

　　4 protected void service（HttpServletRequest request， HttpServletResponse response）

　　5 throws ServletException， IOException {

　　6 response.getWriter（）.println（“《HTML》《BODY》”）;

　　7 response.getWriter（）.println（this + “ ==》 ”）;

　　8 response.getWriter（）.println（Thread.currentThread（） + “： 《br》”）;

　　9 for（int c=0;c《10;c++）{

　　10 response.getWriter（）.println（“Counter = ” + counter + “《BR》”）;

　　11 try {

　　12 Thread.sleep（1000）;

　　13 counter++;

　　14 } catch （Exception e） {

　　15 e.printStackTrace（）;

　　16 }

　　17 }

　　18 response.getWriter（）.println（“《/BODY》《/HTML》”）;

　　19 }

　　20 }

　　test.html 》》

　　1 《HTML》

　　2 《BODY》

　　3 《TABLE》

　　4 《TR》

　　5 《TD》《IFRAME src=“SimpleServlet” name=“servlet1” height=“200%”》 《/IFRAME》《/TD》

　　6 《/TR》

　　7 《/TABLE》

　　8 《/BODY》

　　9 《/HTML》

　　大家應(yīng)該發(fā)現(xiàn)，test.html寫的和zwchen的博客原文中的寫的有點區(qū)別，本來也是按照zwchen的博客原文中的去測試的，但是相信很多人并沒有得出理想的結(jié)果，正如博客下面評論上5樓所說的：“沒有出現(xiàn)線程安全問題，數(shù)字的順序都是正確的”，我也是如此（我用的是Firefox瀏覽器）。后來換了IE瀏覽器進行測試出現(xiàn)下面的問題，在頁面上只顯示出了第一個《tr》《/tr》里面的內(nèi)容，于是我的處理方法就是：test.html的內(nèi)容如上所示，打開3個IE瀏覽器，同時在瀏覽器中輸入：

　　a： http://localhost:8080/ServletTest/SimpleServlet

　　b： http://localhost:8080/ServletTest/SimpleServlet

　　c： http://localhost:8080/ServletTest/SimpleServlet

　　測試結(jié)果如下：

　　我們會發(fā)現(xiàn)三點：

　　1、Servlet是一個單例對象（Singleton），因為我們看到多次請求的this指針所有打印出來的hashCode值都相同。

　　2、servlet在不同的線程（線程池）中運行，如http-8080-1，http-8080-2，http-8080-3 等輸出值可以明顯區(qū)分出不同的線程執(zhí)行了不同一段Servlet邏輯代碼。

　　3、count變量在不同的線程中共享，而且它的值被不同的線程修改，輸出時已經(jīng)不是順序輸出。也就是說，其他的線程會篡改當前線程中實例變量的值，針對這些對象的訪問不是線程安全的。

　　上面的結(jié)果，違反了線程安全的兩個方面。

　　那么，我們怎樣保證按照我們期望的結(jié)果運行呢？首先，我想保證產(chǎn)生的count都是順序執(zhí)行的。

　　我們將Servlet代碼重構(gòu)如下：

　　1 public class SimpleServlet extends HttpServlet {

　　2 private int counter = 0;

　　3 private String mutex = “”;

　　4 @Override

　　5 protected void service（HttpServletRequest request， HttpServletResponse response）

　　6 throws ServletException， IOException {

　　7 response.getWriter（）.println（“《HTML》《BODY》”）;

　　8 response.getWriter（）.println（this + “ ==》 ”）;

　　9 response.getWriter（）.println（Thread.currentThread（） + “： 《br》”）;

　　10 synchronized （mutex）{

　　11 for（int c=0;c《10;c++）{

　　12 response.getWriter（）.println（“Counter = ” + counter + “《BR》”）;

　　13 try {

　　14 Thread.sleep（1000）;

　　15 counter++;

　　16 } catch （Exception e） {

　　17 e.printStackTrace（）;

　　18 }

　　19 }

　　20 }

　　21 response.getWriter（）.println（“《/BODY》《/HTML》”）;

　　22 }

　　23 }

　　這符合了我們的要求，輸出都是按順序的，這正式synchronized的含義。