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Servlet及JSP中的多線程同步問題

系統(tǒng) 1814 0

Servlet/JSP技術(shù)和ASP、PHP等相比,由于其多線程運行而具有很高的執(zhí)行效率。由于Servlet/JSP默認是以多線程模式執(zhí)行的,所以,在編寫代碼時需要非常細致地考慮多線程的同步問題。然而,很多人編寫Servlet/JSP程序時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沒有任何問題,而在并發(fā)用戶上升到一定值時,就會經(jīng)常出現(xiàn)一些莫明其妙的問題,對于這類隨機性的問題調(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,對實例變量一定要小心使用。因為實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. 實例變量

  實例變量是實例所有的,在堆中分配。在Servlet/JSP容器中,一般僅實例化一個Servlet/JSP實例,啟動多個該實例的線程來處理請求。而實例變量是該實例所有的線程所共享,所以,實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,因為每一個線程有自己的執(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,使用實例變量要特別謹慎。首先請看下面的代碼:

<ccid_nobr></ccid_nobr>

              <ccid_code></ccid_code>// instanceconcurrenttest.jsp
<%@ page contentType="text/html;charset=GBK" %>
<%! 
    //定義實例變量 
    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)行一個費時操作  
       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>"); 
    }
 %>
            


  在這個頁面中,首先定義了兩個實例變量,username和password。然后在從request中獲取這兩個參數(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。在一個用戶訪問是,不存在問題。但在多個用戶并發(fā)訪問時,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。這是一個嚴重的問題。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執(zhí)行了一個模擬的費時操作,比如,下面的兩個用戶同時訪問(可以啟動兩個IE瀏覽器,或者在兩臺機器上同時訪問):

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

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

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



圖1:a的屏幕





圖2:b的屏幕



  從運行結(jié)果的截圖上可以看到,Web服務(wù)器啟動了兩個線程分別來處理來自a和b的請求,但是在a卻得到一個空白的屏幕。這是因為上面程序中的output, username和password都是實例變量,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,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兩個線程的時間線



  而實際程序中,由于設(shè)置實例變量,使用實例變量這兩個時間點非常接近,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性,也更加難于調(diào)試。

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

<ccid_nobr></ccid_nobr>

              <ccid_code></ccid_code>// 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 
       {  
           //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)行一個費時操作  
    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. 以單線程運行Servlet/JSP

  在JSP中,通過設(shè)置:<!--page isThreadSafe="false"-->,在Servlet中,通過實現(xiàn)javax.servlet.SingleThreadModel,此時Web容器將保證JSP或Servlet實例以單線程方式運行。

  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中盡量避免使用實例變量。比如,下面的修正代碼,去除了實例變量,通過定義局部變量,并參數(shù)進行傳遞。這樣,由于局部變量是在線程的堆棧中進行分配的,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:

<ccid_nobr></ccid_nobr>
              <ccid_code></ccid_code><%@ 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)行一個費時操作
      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()方法或者實例變量的相關(guān)操作語句上使用synchronized關(guān)鍵字進行同步,但這樣并不能解決多線程的問題。因為,這樣雖然可以使對實例變量的操作代碼進行同步,但并不能阻止一個線程使用另外一個線程修改后的“臟的”實例變量。所以,除了降低運行效率外,不會起到預(yù)期效果。

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