[轉]Servlet 單例多線程

標籤：service   struts   安裝   同步問題   完成   上下文   hashtable   互動   生命週期   

Servlet如何處理多個請求訪問？Servlet容器預設是採用單一實例多線程的方式處理多個請求的：1.當web伺服器啟動的時候（或用戶端發送請求到伺服器時），Servlet就被載入並執行個體化(只存在一個Servlet執行個體)；2.容器初始化化Servlet主要就是讀取設定檔（例如tomcat,可以通過servlet.xml的<Connector>設定線程池中線程數目，初始化線程池通過web.xml,初始化每個參數值等等。3.當請求到達時，Servlet容器通過調度線程(Dispatchaer Thread) 調度它管理下線程池中等待執行的線程（Worker Thread）給要求者；4.線程執行Servlet的service方法；5.請求結束，放回線程池，等待被調用；（注意：避免使用執行個體變數（成員變數），因為如果存在成員變數，可能發生多線程同時訪問該資源時，都來操作它，照成資料的不一致，因此產生安全執行緒問題）從上面可以看出：第一：Servlet單一實例，減少了產生servlet的開銷；第二：通過線程池來響應多個請求，提高了請求的回應時間；第三：Servlet容器並不關心到達的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，那麼Servlet的service方法將在多線程中並發的執行；第四：每一個請求由ServletRequest對象來接受請求，由ServletResponse對象來響應該請求；Servlet/JSP技術和ASP、PHP等相比，由於其多線程運行而具有很高的執行效率。由於Servlet/JSP預設是以多線程模式執行的，所以，在編寫代碼時需要非常細緻地考慮多線程的安全性問題。 JSP的中存在的多線程問題： 當用戶端第一次請求某一個JSP檔案時，服務端把該JSP編譯成一個CLASS檔案，並建立一個該類的執行個體，然後建立一個線程處理CLIENT端的請求。如果有多個用戶端同時請求該JSP檔案，則服務端會建立多個線程。每個用戶端請求對應一個線程。以多線程方式執行可大大降低對系統的資源需求,提高系統的並發量及回應時間. 對JSP中可能用的的變數說明如下: 執行個體變數: 執行個體變數是在堆中分配的,並被屬於該執行個體的所有線程共用，所以不是安全執行緒的. JSP系統提供的8個類變數 JSP中用到的OUT,REQUEST,RESPONSE,SESSION,CONFIG,PAGE,PAGECONXT是安全執行緒的(因為每個線程對應的request，respone對象都是不一樣的，不存在共用問題), APPLICATION在整個系統內被使用,所以不是安全執行緒的. 局部變數: 局部變數在堆棧中分配,因為每個線程都有它自己的堆棧空間,所以是安全執行緒的. 靜態類: 靜態類不用被執行個體化,就可直接使用,也不是安全執行緒的. 外部資源: 在程式中可能會有多個線程或進程同時操作同一個資源(如:多個線程或進程同時對一個檔案進行寫操作).此時也要注意同步問題. 使它以單線程方式執行,這時，仍然只有一個執行個體，所有用戶端的請求以串列方式執行。這樣會降低系統的效能 問題 問題一. 說明其Servlet容器如何採用單一實例多線程的方式來處理請求 問題二. 如何在開發中保證servlet是單一實例多線程的方式來工作(也就是說如何開發安全執行緒的servelt)。 一. Servlet容器如何同時來處理多個請求 Java的記憶體模型JMM（Java Memory Model） JMM主要是為了規定了線程和記憶體之間的一些關係。根據JMM的設計，系統存在一個主記憶體(Main Memory)，Java中所有執行個體變數都儲存在主存中，對於所有線程都是共用的。每條線程都有自己的工作記憶體(Working Memory)，工作記憶體由緩衝和堆棧兩部分組成，緩衝中儲存的是主存中變數的拷貝，緩衝可能並不總和主存同步，也就是緩衝中變數的修改可能沒有立刻寫到主存中；堆棧中儲存的是線程的局部變數，線程之間無法相互直接存取堆棧中的變數。根據JMM，我們可以將論文中所討論的Servlet執行個體的記憶體模型抽象為圖所示的模型。  工作者線程Work Thread:執行代碼的一組線程。 調度線程Dispatcher Thread：每個線程都具有分配給它的線程優先順序,線程是根據優先順序調度執行的。 Servlet採用多線程來處理多個請求同時訪問。servlet依賴於一個線程池來服務要求。線程池實際上是一系列的工作者線程集合。Servlet使用一個調度線程來管理工作者線程。 當容器收到一個Servlet請求，調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，然後由該線程來執行Servlet的service方法。當這個線程正在執行的時候,容器收到另外一個請求,調度線程同樣從線程池中選出另一個工作者線程來服務新的請求,容器並不關心這個請求是否訪問的是同一個Servlet.當容器同時收到對同一個Servlet的多個請求的時候，那麼這個Servlet的service()方法將在多線程中並發執行。 Servlet容器預設採用單一實例多線程的方式來處理請求，這樣減少產生Servlet執行個體的開銷，提升了對請求的回應時間，對於Tomcat可以在server.xml中通過<Connector>元素設定線程池中線程的數目。 就實現來說： 調度者線程類所擔負的責任如其名字，該類的責任是調度線程，只需要利用自己的屬性完成自己的責任。所以該類是承擔了責任的，並且該類的責任又集中到唯一的單體對象中。而其他對象又依賴於該特定對象所承擔的責任，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現了。 注意：伺服器可以使用多個執行個體來處理請求，代替單個執行個體的請求排隊帶來的效益問題。伺服器建立一個Servlet類的多個Servlet執行個體組成的執行個體池，對於每個請求分配Servlet執行個體進行響應處理，之後放回到執行個體池中等待下此請求。這樣就造成並發訪問的問題。 此時,局部變數(欄位)也是安全的，但對於全域變數和共用資料是不安全的，需要進行同步處理。而對於這樣多執行個體的情況SingleThreadModel介面並不能解決並發訪問問題。 SingleThreadModel介面在servlet規範中已經被廢棄了。二 如何開發安全執行緒的Servlet 　　1、實現 SingleThreadModel 介面 　　該介面指定了系統如何處理對同一個Servlet的調用。如果一個Servlet被這個介面指定,那麼在這個Servlet中的service方法將不會有兩個線程被同時執行，當然也就不存線上程安全的問題。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、同步對共用資料的操作 　　使用synchronized 關鍵字能保證一次只有一個線程可以訪問被保護的區段，在本論文中的Servlet可以通過同步塊操作來保證線程的安全。同步後的代碼如下： ………… 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("使用者名稱:"+Username+"<BR>"); } } } 　　3、避免使用執行個體變數 　　本執行個體中的安全執行緒問題是由執行個體變數造成的，只要在Servlet裡面的任何方法裡面都不使用執行個體變數，那麼該Servlet就是安全執行緒的。 　　修正上面的Servlet代碼，將執行個體變數改為局部變數實現同樣的功能，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行測試，可以表明用它們都能設計出安全執行緒的Servlet程式。但是，如果一個Servlet實現了SingleThreadModel介面，Servlet引擎將為每個新的請求建立一個單獨的Servlet執行個體，這將引起大量的系統開銷。SingleThreadModel在Servlet2.4中已不再提倡使用；同樣如果在程式中使用同步來保護要使用的共用的資料，也會使系統的效能大大下降。這是因為被同步的代碼塊在同一時刻只能有一個線程執行它，使得其同時處理客戶請求的輸送量降低，而且很多客戶處於阻塞狀態。另外為保證主存內容和線程的工作記憶體中的資料的一致性，要頻繁地重新整理緩衝,這也會大大地影響系統的效能。所以在實際的開發中也應避免或最小化 Servlet 中的同步代碼；在Serlet中避免使用執行個體變數是保證Servlet安全執行緒的最佳選擇。從Java 記憶體模型也可以知道，方法中的臨時變數是在棧上分配空間，而且每個線程都有自己私人的棧空間，所以它們不會影響線程的安全。更加詳細的說明：1，變數的安全執行緒：這裡的變數指欄位和共用資料(如表單參數值)。 a，將 參數變數 本地化。多線程並不共用局部變數.所以我們要儘可能的在servlet中使用局部變數。 例如：String user = ""; user = request.getParameter("user"); b，使用同步塊Synchronized，防止可能非同步呼叫的代碼塊。這意味著線程需要排隊處理。在使用同板塊的時候要儘可能的縮小同步代碼的範圍，不要直接在sevice方法和回應程式法上使用同步，這樣會嚴重影響效能。 2,屬性的安全執行緒：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。要對屬性的讀寫進行同步處理或者進行深度Clone()。所以在Servlet上下文中儘可能少量儲存會被修改（寫）的資料，可以採取其他方式在多個Servlet中共用，比方我們可以使用單例模式來處理共用資料。 HttpSession：（線程是不安全的） HttpSession對象在使用者會話期間存在，只能在處理屬於同一個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安全執行緒的。 當使用者開啟多個同屬於一個進程的瀏覽器視窗，在這些視窗的訪問屬於同一個Session，會出現多次請求，需要多個背景工作執行緒來處理請求，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） 對於每一個請求，由一個背景工作執行緒來執行，都會建立有一個新的ServletRequest對象，所以ServletRequest對象只能在一個線程中被訪問。ServletRequest是安全執行緒的。注意：ServletRequest對象在service方法的範圍內是有效，不要試圖在service方法結束後仍然儲存請求對象的引用。 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中建立自己的線程來完成某個功能。 Servlet本身就是多線程的，在Servlet中再建立線程，將導致執行情況複雜化，出現多安全執行緒問題。 5，在多個servlet中對外部對象(比方檔案)進行修改操作一定要加鎖，做到互斥的訪問。 6，javax.servlet.SingleThreadModel介面是一個標識介面，如果一個Servlet實現了這個介面，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執行個體的service方法中執行。將其他所有請求進行排隊。 PS：Servlet並非只是單例的. 當container開始啟動,或是用戶端發出請求服務時,Container會按照容器的配置負責載入和執行個體化一個Servlet（也可以配置為多個，不過一般不這麼幹）.不過一般來說一個servlet只會有一個執行個體。1) Struts2的Action是原型，非單一實例的；會對每一個請求,產生一個Action的執行個體來處理。 2) Struts1的Action,Spring的Ioc容器管理的bean 預設是單一實例的. Struts1 Action是單一實例的，spring mvc的controller也是如此。因此開發時要求必須是安全執行緒的，因為僅有Action的一個執行個體來處理所有的請求。單例策略限制了Struts1 Action能作的事，並且要在開發時特別小心。Action資源必須是安全執行緒的或同步的。 Spring的Ioc容器管理的bean 預設是單一實例的。Struts2 Action對象為每一個請求產生一個執行個體，因此沒有安全執行緒問題。（實際上，servlet容器給每個請求產生許多可丟棄的對象，並且不會導致效能和記憶體回收問題）。當Spring管理Struts2的Action時，bean預設是單一實例的，可以通過配置參數將其設定為原型。(scope="prototype ）Servlet的生命週期：1.      Servlet在web伺服器啟動時被載入並執行個體化，容器運行其init方法初始化，請求到達時運行其service方法；2.      service運行請求對應的doXXX(doGet,doPost)方法；3.      伺服器銷毀執行個體，運行其destory方法；Servlet的生命週期由Servlet容器管理；（三個概念的理解：Servlet容器<Web容器<應用伺服器？Servlet容器的主要任務就是管理Servlet的生命週期；Web容器也稱之為web伺服器，主要任務就是管理和部署web應用的；應用伺服器的功能非常強大，不僅可以管理和部署web應用，也可以部署EJB應用，實現容器管理的事務等等。。。Web伺服器就是跟基於HTTP的請求打交道，而EJB容器更多是跟資料庫，交易管理等服務介面互動，所以應用伺服器的功能是很多的。常見的web伺服器就是Tomcat,但Tomcat同樣也是Servlet伺服器；常見的應用伺服器有WebLogic，WebSphere，但都是收費的；沒有Servlet容器，可以用Web容器直接存取靜態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，因為他們兩個容器都有對方的功能實現了，都沒有獨立的存在了，比如tomcat！）Servlet是如何處理多個請求同時訪問呢？Servlet容器預設是採用單一實例多線程的方式處理多個請求的：1.      當web伺服器啟動的時候（或用戶端發送請求到伺服器時），Servlet就被載入並執行個體化（只存在一個Servlet執行個體）；2.      容器初始化Servlet。主要就是讀取設定檔（例如tomcat，可以通過servlet.xml的<Connector>設定線程池中線程數目，初始化線程池；通過web.xml，初始化每個參數值等等）；3.      當請求到達時，Servlet容器通過調度線程（Dispatchaer Thread）調度它管理下的線程池中等待執行的線程（Worker Thread）給要求者；4.      線程執行Servlet的service方法；5.      請求結束，放回線程池，等到被調用；從上面可以看出：第一：Servlet單一實例，減少了產生servlet的開銷；第二：通過線程池來響應多個請求，提高了請求的回應時間；第三：Servlet容器並不關心到達的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，那麼Servlet的service方法將在多線程中並發的執行；第四：每一個請求由ServletRequest對象來接受請求，由ServletResponse對象來響應該請求；問題出現了：同一個Servlet的的多個請求到來時，如果該Servlet中存在成員變數，可能發生多線程同時訪問該資源時，都來操作它，造成資料的不一致，因此產生安全執行緒問題。解決：1.      實現SingleThreadModel介面如果一個Servlet被這個介面指定,那麼在這個Servlet中的service方法將不會有兩個線程被同時執行，當然也就不存線上程安全的問題；2.      同步對共用資料的操作使用synchronized關鍵字能保證一次只有一個線程可以訪問被保護的區段，Servlet可以通過同步塊操作來保證線程的安全。ServletRequest對象是安全執行緒的，
(原文地址:http://www.cnblogs.com/yjhrem/articles/3160864.html)

[轉]Servlet 單例多線程