Servlet及JSP中的多線程同步問題

2019-11-18 19:58:04

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供稿：網(wǎng)友

　　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(shí)需要非常細(xì)致地考慮多線程的同步問題。然而，很多人編寫Servlet/JSP程序時(shí)并沒有注意到多線程同步的問題，這往往造成編寫的程序在少量用戶訪問時(shí)沒有任何問題，而在并發(fā)用戶上升到一定值時(shí)，就會經(jīng)常出現(xiàn)一些莫明其妙的問題，對于這類隨機(jī)性的問題調(diào)試難度也很大。

　　一、在Servlet/JSP中的幾種變量類型

　　在編寫Servlet/JSP程序時(shí)，對實(shí)例變量一定要小心使用。因?yàn)閷?shí)例變量是非線程安全的。在Servlet/JSP中，變量可以歸為下面的幾類：

　　1. 類變量

　　request，response，session，config，application，以及JSP頁面內(nèi)置的page, pageContext。其中除了application外，其它都是線程安全的。

　　2. 實(shí)例變量

　　實(shí)例變量是實(shí)例所有的，在堆中分配。在Servlet/JSP容器中，一般僅實(shí)例化一個(gè)Servlet/JSP實(shí)例，啟動多個(gè)該實(shí)例的線程來處理請求。而實(shí)例變量是該實(shí)例所有的線程所共享，所以，實(shí)例變量不是線程安全的。

　　3. 局部變量

　　局部變量在堆棧中分配，因?yàn)槊恳粋€(gè)線程有自己的執(zhí)行堆棧，所以，局部變量是線程安全的。

　　二、在Servlet/JSP中的多線程同步問題

　　在JSP中，使用實(shí)例變量要特別謹(jǐn)慎。首先請看下面的代碼：

// instanceconcurrenttest.jsp<%@ page contentType="text/html;charset=GBK" %><%!     //定義實(shí)例變量     String username;     String passWord;    java.io.PRintWriter output;%><%     //從request中獲取參數(shù)    username = request.getParameter("username");    password = request.getParameter("password");    output = response.getWriter();    showUserInfo();  %> <%!     public void showUserInfo() {         //為了突出并發(fā)問題，在這兒首先執(zhí)行一個(gè)費(fèi)時(shí)操作         int i =0;         double sum = 0.0;         while (i++ < 200000000) {             sum += i;         }                  output.println(Thread.currentThread().getName() + "<br>");       output.println("username:" + username + "<br>");        output.println("password:" + password + "<br>");     } %>

　　在這個(gè)頁面中，首先定義了兩個(gè)實(shí)例變量，username和password。然后在從request中獲取這兩個(gè)參數(shù)，并調(diào)用showUserInfo()方法將請求用戶的信息回顯在該客戶的瀏覽器上。在一個(gè)用戶訪問是，不存在問題。但在多個(gè)用戶并發(fā)訪問時(shí)，就會出現(xiàn)其它用戶的信息顯示在另外一些用戶的瀏覽器上的問題。這是一個(gè)嚴(yán)重的問題。為了突出并發(fā)問題，便于測試、觀察，我們在回顯用戶信息時(shí)執(zhí)行了一個(gè)模擬的費(fèi)時(shí)操作，比如，下面的兩個(gè)用戶同時(shí)訪問（可以啟動兩個(gè)IE瀏覽器，或者在兩臺機(jī)器上同時(shí)訪問）：

a： http://localhost:8080/instanceconcurrenttest.jsp?username=a&password=123

b： http://localhost:8080/instanceconcurrenttest.jsp?username=b&password=456

如果a點(diǎn)擊鏈接后，b再點(diǎn)擊鏈接，那么，a將返回一個(gè)空白屏幕，b則得到a以及b兩個(gè)線程的輸出。請看下面的屏幕截圖：

圖1：a的屏幕

圖2：b的屏幕

　　從運(yùn)行結(jié)果的截圖上可以看到，Web服務(wù)器啟動了兩個(gè)線程分別來處理來自a和b的請求，但是在a卻得到一個(gè)空白的屏幕。這是因?yàn)樯厦娉绦蛑械膐utput, username和password都是實(shí)例變量，是所有線程共享的。在a訪問該頁面后，將output設(shè)置為a的輸出，username,password分別置為a的信息，而在a執(zhí)行printUserInfo()輸出username和password信息前，b又訪問了該頁面，把username和password置為了b的信息，并把輸出output指向到了b。隨后a的線程打印時(shí)，就打印到了b的屏幕了，并且，a的用戶名和密碼也被b的取代。請參加下圖所示：

圖3：a、b兩個(gè)線程的時(shí)間線

　　而實(shí)際程序中，由于設(shè)置實(shí)例變量，使用實(shí)例變量這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)非常接近，所以，像本例的同步問題并沒有這么突出，可能會偶爾出現(xiàn)，但這卻更加具有危險(xiǎn)性，也更加難于調(diào)試。

　　同樣，對于Servlet也存在實(shí)例變量的多線程問題，請看上面頁面的Servlet版：

// InstanceConcurrentTest.javaimport javax.servlet.*;import javax.servlet.http.*;import java.io.PrintWriter;public class InstanceConcurrentTest extends HttpServlet {       String username;       String password;       PrintWriter out;       public void doGet(HttpServletRequest request,        HttpServletResponse response)                 throws ServletException,java.io.IOException        {             //從request中獲取參數(shù)      username = request.getParameter("username");    password = request.getParameter("password");     System.out.println(Thread.currentThread().getName() +     " | set username:" + username);    out = response.getWriter();     showUserInfo();         }        public void showUserInfo() {             //為了突出并發(fā)問題，在這兒首先執(zhí)行一個(gè)費(fèi)時(shí)操作      int i =0;      double sum = 0.0;      while (i++ < 200000000) {       sum += i;      }      out.println("thread:" + Thread.currentThread().getName());    out.println("username:"+ username);     out.println("password:" + password);  }}

　　三、解決方案

　　1. 以單線程運(yùn)行Servlet/JSP

　　在JSP中，通過設(shè)置：<%@ page isThreadSafe="false" %>，在Servlet中，通過實(shí)現(xiàn)javax.servlet.SingleThreadModel，此時(shí)Web容器將保證JSP或Servlet實(shí)例以單線程方式運(yùn)行。

　　重要提示：在測試中發(fā)現(xiàn)，Tomcat 4.1.17不能正確支持isThreadSafe屬性，所以，指定isTheadSafe為false后，在Tomcat 4.1.17中仍然出現(xiàn)多線程問題，這是Tomcat 4.1.17的Bug。在Tomcat 3.3.1和Resin 2.1.5中測試通過。

　　2. 去除實(shí)例變量，通過參數(shù)傳遞

　　從上面的分析可見，應(yīng)該在Servlet/JSP中盡量避免使用實(shí)例變量。比如，下面的修正代碼，去除了實(shí)例變量，通過定義局部變量，并參數(shù)進(jìn)行傳遞。這樣，由于局部變量是在線程的堆棧中進(jìn)行分配的，所以是線程安全的。不會出現(xiàn)多線程同步的問題。代碼如下：

<%@ page contentType="text/html;charset=GBK" %><%     //使用局部變量    String username;    String password;    java.io.PrintWriter output;    //從request中獲取參數(shù)    username = request.getParameter("username");    password = request.getParameter("password");    output = response.getWriter();    showUserInfo(output, username, password);%><%!     public void showUserInfo(java.io.PrintWriter _output,     String _username, String _password) {    //為了突出并發(fā)問題，在這兒首先執(zhí)行一個(gè)費(fèi)時(shí)操作      int i =0;       double sum = 0.0;       while (i++ < 200000000) {         sum += i;        }          _output.println(Thread.currentThread().getName() + "<br>");      _output.println("username:" + _username + "<br>");      _output.println("password:" + _password + "<br>");      }%>

注：有的資料上指出在printUserInfo()方法或者實(shí)例變量的相關(guān)操作語句上使用synchronized關(guān)鍵字進(jìn)行同步，但這樣并不能解決多線程的問題。因?yàn)椋@樣雖然可以使對實(shí)例變量的操作代碼進(jìn)行同步，但并不能阻止一個(gè)線程使用另外一個(gè)線程修改后的“臟的”實(shí)例變量。所以，除了降低運(yùn)行效率外，不會起到預(yù)期效果。

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