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Servlet及JSP中的多线程同步问题

2006-10-17 17:15:24|  分类: Jsp |  标签: |举报 |字号 订阅

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Servlet/JSP技术和ASP、PHP等相比,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,在编写代码时需要非常细致地考虑多线程的同步问题。然而,很多人编写Servlet/JSP程序时并没有注意到多线程同步的问题,这往往造成编写的程 序在少量用户访问时没有任何问题,而在并发用户上升到一定值时,就会经常出现一些莫明其妙的问题,对于这类随机性的问题调试难度也很大。

  一、在Servlet/JSP中的几种变量类型

  在编写Servlet/JSP程序时,对实例变量一定要小心使用。因为实例变量是非线程安全的。在Servlet/JSP中,变量可以归为下面的几类:

  1. 类变量

  request,response,session,config,application,以及JSP页面内置的page, pageContext。其中除了application外,其它都是线程安全的。

  2. 实例变量

  实例变量是实例所有的,在堆中分配。在Servlet/JSP容器中,一般仅实例化一个Servlet/JSP实例,启动多个该实例的线程来处理请求。而实例变量是该实例所有的线程所共享,所以,实例变量不是线程安全的。

  3. 局部变量

  局部变量在堆栈中分配,因为每一个线程有自己的执行堆栈,所以,局部变量是线程安全的。

  二、在Servlet/JSP中的多线程同步问题

  在JSP中,使用实例变量要特别谨慎。首先请看下面的代码:

// instanceconcurrenttest.jsp

<%@ page contentType="text/html;charset=GBK" %>

<%!

//定义实例变量

String username;

String password;

java.io.PrintWriter output;

%>

<%

//从request中获取参数

username = request.getParameter("username");

password = request.getParameter("password");

output = response.getWriter();

showUserInfo();

%>

<%!

public void showUserInfo() {

//为了突出并发问题,在这儿首先执行一个费时操作

int i =0;

double sum = 0.0;

while (i++ < 200000000) {

sum += i;

}



output.println(Thread.currentThread().getName() + "
");

output.println("username:" + username + "
");

output.println("password:" + password + "
");

}

%>


   在这个页面中,首先定义了两个实例变量,username和password。然后在从request中获取这两个参数,并调用 showUserInfo()方法将请求用户的信息回显在该客户的浏览器上。在一个用户访问是,不存在问题。但在多个用户并发访问时,就会出现其它用户的 信息显示在另外一些用户的浏览器上的问题。这是一个严重的问题。为了突出并发问题,便于测试、观察,我们在回显用户信息时执行了一个模拟的费时操作,比 如,下面的两个用户同时访问(可以启动两个IE浏览器,或者在两台机器上同时访问):

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

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

如果a点击链接后,b再点击链接,那么,a将返回一个空白屏幕,b则得到a以及b两个线程的输出。请看下面的屏幕截图:

 



   从运行结果的截图上可以看到,Web服务器启动了两个线程分别来处理来自a和b的请求,但是在a却得到一个空白的屏幕。这是因为上面程序中的 output, username和password都是实例变量,是所有线程共享的。在a访问该页面后,将output设置为a的输出,username, password分别置为a的信息,而在a执行printUserInfo()输出username和password信息前,b又访问了该页面,把 username和password置为了b的信息,并把输出output指向到了b。随后a的线程打印时,就打印到了b的屏幕了,并且,a的用户名和密 码也被b的取代。请参加下图所示:

 



  而实际程序中,由于设置实例变量,使用实例变量这两个时间点非常接近,所以,像本例的同步问题并没有这么突出,可能会偶尔出现,但这却更加具有危险性,也更加难于调试。

  同样,对于Servlet也存在实例变量的多线程问题,请看上面页面的Servlet版:

// InstanceConcurrentTest.java

import 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

{

//从request中获取参数

username = request.getParameter("username");

password = request.getParameter("password");

System.out.println(Thread.currentThread().getName() +

" | set username:" + username);

out = response.getWriter();

showUserInfo();

}

public void showUserInfo() {

//为了突出并发问题,在这儿首先执行一个费时操作

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、解决方案

  1. 以单线程运行Servlet/JSP

   在JSP中,通过设置:<%@ page isThreadSafe="false" %>,在Servlet中,通过实现javax.servlet.SingleThreadModel,此时Web容器将保证JSP或 Servlet实例以单线程方式运行。

  重要提示:在测试中发现,Tomcat 4.1.17不能正确支持isThreadSafe属性,所以,指定isTheadSafe为false后,在Tomcat 4.1.17中仍然出现多线程问题,这是Tomcat 4.1.17的Bug。在Tomcat 3.3.1和Resin 2.1.5中测试通过。

  2. 去除实例变量,通过参数传递

  从上面的分析可见,应该在Servlet/JSP中尽量避免使用实例变量。比如,下面的修正代码,去除了实例变量,通过定义局部变量,并参数进行传递。这样,由于局部变量是在线程的堆栈中进行分配的,所以是线程安全的。不会出现多线程同步的问题。代码如下:

<%@ page contentType="text/html;charset=GBK" %>

<%

//使用局部变量

String username;

String password;

java.io.PrintWriter output;

//从request中获取参数

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) {

//为了突出并发问题,在这儿首先执行一个费时操作

int i =0;

double sum = 0.0;

while (i++ < 200000000) {

sum += i;

}

_output.println(Thread.currentThread().getName() + "
");

_output.println("username:" + _username + "
");

_output.println("password:" + _password + "
");

}

%>


注: 有的资料上指出在printUserInfo()方法或者实例变量的相关操作语句上使用synchronized关键字进行同步,但这样并不能解决多线程 的问题。因为,这样虽然可以使对实例变量的操作代码进行同步,但并不能阻止一个线程使用另外一个线程修改后的“脏的”实例变量。所以,除了降低运行效率 外,不会起到预期效果。
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