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Servlet线程安全

 
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转自 http://zwchen.iteye.com/blog/91088

 

刚才search的时候，竟然发现一篇我很熟悉的文章。仔细一看，哇，竟然是我很早以前写的一篇，被人匿名转载。我现在就干脆再转到我的blog大本营上吧，我觉得对Java新手还是有帮助（原文没有做任何更改，可能有bug，呵呵）。 
我很久以前的blog（http://chenzhiwu.spaces.live.com/），感觉发布技术文章特不方便，干脆就不用它了。 

概述 
在探讨java线程安全前，让我们先简要介绍一下Java语言。 

任何语言，如C++，C#，Java，它们都有相通之处，特别是语法，但如果有人问你，Java语言的核心是什么？类库？关键字？语法？似乎都不是。Java语言的核心，也就是Sun始终不愿意开源的东西：Java虚拟机的实现（不过sun公开了其Java虚拟机规范），也就有了BEA的JRockit，IBM的Jikes，Sun的Hotspot。 

Java的核心有两点，Java类加载（Java Class Loader）和Java内存管理，它们具体体现在Java类库的以下几个类： 

java.lang.ClassLoader（java.lang.Class）：我们调用的类，包括其接口和超类，import的类是怎么被Java虚拟机载入的？为什么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)：垃圾回收是怎么进行的（垃圾回收线程）？我们的程序是怎么退出的？ 

java.lang.refelect.Proxy（java.lang.refelect.Method）：为什么Tomcat、Tapestry、Webwork、Spring等容器和框架可以通过配置文件来调用我们写的类？Servlet规范、JSF规范、EJB规范、JDBC规范究竟是怎么回事？为什么它们几乎都是一些接口，而不是具体类？ 


Servlet线程安全 

在Java的server side开发过程中，线程安全（Thread Safe）是一个尤为突出的问题。因为容器，如Servlet、EJB等一般都是多线程运行的。虽然在开发过程中，我们一般不考虑这些问题，但诊断问题（Robust），程序优化（Performance），我们必须深入它们。 

什么是线程安全？ 

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，线程安全一般体现在两个方面： 

1、多个thread对同一个java实例的访问（read和modify）不会相互干扰，它主要体现在关键字synchronized。如ArrayList和Vector，HashMap和Hashtable（后者每个方法前都有synchronized关键字）。如果你在interator一个List对象时，其它线程remove一个element，问题就出现了。 

2、每个线程都有自己的字段，而不会在多个线程之间共享。它主要体现在java.lang.ThreadLocal类，而没有Java关键字支持，如像static、transient那样。 

一个普遍的疑问，我们的Servlet中能够像JavaBean那样declare instance或static字段吗？如果不可以？会引发什么问题？ 

答案是：不可以。我们下面以实例讲解： 

首先，我们写一个普通的Servlet，里面有instance字段count： 


Java代码  收藏代码
  1. public class SimpleServlet extends HttpServlet  
  2.   
  3. {  
  4.        // A variable that is NOT thread-safe!  
  5.        private int counter = 0;  
  6.        public void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException  
  7.        {  
  8.               doPost(req, resp);  
  9.        }  
  10.   
  11.        public void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException  
  12.        {  
  13.               resp.getWriter().println("<HTML><BODY>");  
  14.   
  15.               resp.getWriter().println(this + " ==> ");  
  16.   
  17.               resp.getWriter().println(Thread.currentThread() + ": <br>");  
  18.               for (int c = 0; c < 10; c++)  
  19.               {  
  20.                      resp.getWriter().println("Counter = " + counter + "<BR>");  
  21.                      try  
  22.                      {  
  23.                             Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);  
  24.                             counter++;  
  25.                      }  
  26.                      catch (InterruptedException exc)  
  27.                      {  
  28.                      }  
  29.               }  
  30.               resp.getWriter().println("</BODY></HTML>");  
  31.        }  
  32. }  



然后，我们通过一个html页面向该servlet发出三次请求： 

Java代码  收藏代码
  1. <HTML>  
  2.   
  3. <BODY>  
  4.   
  5. <TABLE>  
  6.     <TR>  
  7.         <TD><IFRAME src="./SimpleServlet" name="servlet1" height="200%"> </IFRAME></TD>  
  8.     </TR>  
  9.     <TR>  
  10.         <TD><IFRAME src="./SimpleServlet" name="servlet2" height="200%"> </IFRAME></TD>  
  11.     </TR>  
  12.     <TR>  
  13.         <TD><IFRAME src="./SimpleServlet" name="servlet3" height="200%"> </IFRAME></TD>  
  14.     </TR>  
  15. </TABLE>  
  16. </BODY>  
  17. </HTML>  





刷新页面几次后，产生的结果为： 

com.zwchen.servlet.SimpleServlet@11e1bbf ==> Thread[http-8081-Processor23,5,main]: 
Counter = 60 
Counter = 61 
Counter = 62 
Counter = 65 
Counter = 68 
Counter = 71 
Counter = 74 
Counter = 77 
Counter = 80 
Counter = 83 



com.zwchen.servlet.SimpleServlet@11e1bbf ==> Thread[http-8081-Processor22,5,main]: 
Counter = 61 
Counter = 63 
Counter = 66 
Counter = 69 
Counter = 72 
Counter = 75 
Counter = 78 
Counter = 81 
Counter = 84 
Counter = 87 



com.zwchen.servlet.SimpleServlet@11e1bbf ==> Thread[http-8081-Processor24,5,main]: 
Counter = 61 
Counter = 64 
Counter = 67 
Counter = 70 
Counter = 73 
Counter = 76 
Counter = 79 
Counter = 82 
Counter = 85 
Counter = 88 

我们会发现三点： 

servlet只产生了一个Servlet对象，因为输出this时，其hashcode都一样， 

servlet在不同的线程（线程池）中运行，如http-8081-Processor22，http-8081-Processor23 

Count被这三个doGet方法共享，并且并行修改。 



上面的结果，违反了线程安全的两个方面。 

那么，我们怎样保证按照我们期望的结果运行呢？首先，我想保证产生的count都是顺序执行的。 

我们将Servlet代码重构如下： 



Java代码  收藏代码
  1. public class SimpleServlet extends HttpServlet  
  2.   
  3. {  
  4.   
  5.   //A variable that is NOT thread-safe!  
  6.   
  7.   private int counter = 0;  
  8.   
  9.   private String mutex = "";  
  10.   
  11.    
  12.   
  13.   public void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)  
  14.   
  15.     throws ServletException, IOException  
  16. {  
  17.   
  18.     doPost(req, resp);  
  19.   
  20.   }  
  21.   
  22.   public void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)  
  23.   
  24.     throws ServletException, IOException  
  25.   
  26.   {  
  27.   
  28.     resp.getWriter().println("<HTML><BODY>");  
  29.   
  30.     resp.getWriter().println(this + ": <br>");  
  31.   
  32.     synchronized (mutex)  
  33.   
  34.     {      
  35.       for (int c = 0; c < 10; c++)  
  36.       {  
  37.         resp.getWriter().println("Counter = " + counter + "<BR>");  
  38.         try  
  39.           {  
  40.   
  41.           Thread.sleep((long) Math.random() * 1000);  
  42.           counter++;  
  43.         }  
  44.         catch (InterruptedException exc) { }  
  45.       }  
  46.     }  
  47.     resp.getWriter().println("</BODY></HTML>");  
  48.   }  
  49.   
  50. }  




我们的输出结果为： 

com.zwchen.servlet.SimpleServlet@109da93: 
Counter = 0 
Counter = 1 
Counter = 2 
Counter = 3 
Counter = 4 
Counter = 5 
Counter = 6 
Counter = 7 
Counter = 8 
Counter = 9 


com.zwchen.servlet.SimpleServlet@109da93: 
Counter = 10 
Counter = 11 
Counter = 12 
Counter = 13 
Counter = 14 
Counter = 15 
Counter = 16 
Counter = 17 
Counter = 18 
Counter = 19 

com.zwchen.servlet.SimpleServlet@109da93: 
Counter = 20 
Counter = 21 
Counter = 22 
Counter = 23 
Counter = 24 
Counter = 25 
Counter = 26 
Counter = 27 
Counter = 28 
Counter = 29 


这符合了我们的要求，输出都是按顺序的，这正式synchronized的含义。 

附带说一下，我现在synchronized的是一个字符串变量mutex，不是this对象，这主要是从performance和Scalability考虑。Synchronized用在this对象上，会带来严重的可伸缩性的问题（Scalability），所有的并发请求都要排队！

注：使用这份代码在Tocmat7中进行测试，结果表明并没有出现线程安全问题。Tomat7使用ThreadPoolExecutor来处理线程访问问题。个人认为在Tomcat7中不存在这种类型的线程安全问题

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| hibernate缓存机制详细分析
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