Java ，单实例 多线程 ，web容器，servlet与struts1-2.x系列，线程安全的解决方案

1.Servlet是如何处理多个请求同时访问呢？

回答：servlet是默认采用单实例，多线程的方式进行。只要webapp被发布到web容器中的时候，servlet只会在发布的时候实例化一次，servlet在其生命周期中只有在将项目给移除或服务器stop的时候才会销毁，那么一个web项目从发布到运行只存在一个servlet的实例。

    servlet等一些web容器中有线程池ThreadPool。此处先贴出tomcat7.0.3中的server.xml里面的代码：

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<!--The connectors can use a shared executor, you can define one or more named thread pools-->

    <!--

    <Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"

        maxThreads="150" minSpareThreads="4"/>

    -->

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<!--

    <Connector executor="tomcatThreadPool"

               port="8080" protocol="HTTP/1.1"

               connectionTimeout="20000"

               redirectPort="8443" />

    -->

从这两处可以看到通过配置web容器可以在线程池里面设置线程的数量。

    当请求到达时，Servlet容器通过调度线程（Dispatchaer Thread）调度它管理下的线程池中等待执行的线程（Worker Thread）给请求者；

    出现不同的线程同一时间访问同一个servlet的时候，其实servlet的对象只有一个，但是由于是tomcat支持多线程的原因，每个客户端请求执行的servlet中的函数都是在自己所支配的那一小段线程里面执行了，也就是说两个用户都登陆，都访问login方法，但是这是有用的是一个servlet但是局部的方法是放在不同的线程里面的。

比较一下两种方法：

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public class Test1{

    ...

    public void fun1(){

        String s = "";

        System.out.print(s);

  }

}

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public class Test2{

    ...

    String s ;

    public void fun1(){

        System.out.print(s);

  }

}

第一种Test1  如果Test1只有一个实例化对象，那么不同的用户访问他的话，每一个用户执行的fun1方法都是由自身的线程单独开辟的空间的。

第二种Test2 如果Test2只有一个实例化对象，那么不同的用户访问他的话，那每一个用户访问的s都是同一个变量，那么线程安全性就很难保证。所以建议第一种方法。

    最后请求结束，放回线程池，等到被调用；

一下线程池相关资料此处转自：http://josh-persistence.iteye.com/blog/1973612

1.打开线程连接池

<!--The connectors can use a shared executor, you can define one or more named thread pools-->  
    <Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"    
    maxThreads="1000" minSpareThreads="50" maxIdleTime="600000"/>

默认前后是注释<!-- -->掉的，去掉就可以了。

重要参数说明：

name：共享线程池的名字。这是Connector为了共享线程池要引用的名字，该名字必须唯一。默认值：None；

namePrefix:在JVM上，每个运行线程都可以有一个name 字符串。这一属性为线程池中每个线程的name字符串设置了一个前缀，Tomcat将把线程号追加到这一前缀的后面。默认值：tomcat-exec-；

maxThreads：该线程池可以容纳的最大线程数。默认值：200；

maxIdleTime：在Tomcat关闭一个空闲线程之前，允许空闲线程持续的时间(以毫秒为单位)。只有当前活跃的线程数大于minSpareThread的值，才会关闭空闲线程。默认值：60000(一分钟)。

minSpareThreads：Tomcat应该始终打开的最小不活跃线程数。默认值：25。

threadPriority：线程的等级。默认是Thread.NORM_PRIORITY

2. 在Connector中指定使用共享线程池：

<Connector executor="tomcatThreadPool"
           port="8080" protocol="HTTP/1.1"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" 
           minProcessors="5"
           maxProcessors="75"
           acceptCount="1000"/>

 

重要参数说明：
executor：表示使用该参数值对应的线程池；

minProcessors：服务器启动时创建的处理请求的线程数；

maxProcessors：最大可以创建的处理请求的线程数；

acceptCount：指定当所有可以使用的处理请求的线程数都被使用时，可以放到处理队列中的请求数，超过这个数的请求将不予处理。

 

对于那些只能一次被一个资源访问的资源，一下为我的解决方案：

同一个Servlet的的多个请求到来时，可能发生多线程同时访问同一资源的情况，数据可能变的不一致，可能会因为线程安全问题发生错误。

解决：

1.       实现 SingleThreadModel 接口

如果一个Servlet被这个接口指定,那么在这个Servlet中的service方法将不会有两个线程被同时执行，当然也就不存在线程安全的问题；

2.       同步对共享数据的操作

使用synchronized 关键字能保证一次只有一个线程可以访问被保护的区段，Servlet可以通过同步块操作来保证线程的安全。

ServletRequest对象是线程安全的，但是ServletContext和HttpSession不是线程安全的；

要使用同步的集合类： Vector代替ArrayList，HsahTable代替HashMap；

或者可以使用一下的类实现线程安全：利用同步的List类

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List<String> list = Collections.synchronizedList(newArrayList<String>());

3.       避免使用实例变量（成员变量）

线程安全问题是由实例变量造成的，只要在Servlet里面的任何方法里面都不使用实例变量，那么该Servlet就是线程安全的。

 

对上面的三种方法进行测试，可以表明用它们都能设计出线程安全的Servlet程序。但是，如果一个Servlet实现了SingleThreadModel接口，Servlet引擎将为每个新的请求创建一个单独的Servlet实例，这将引起大量的系统开销。SingleThreadModel在Servlet2.4中已不再提倡使用；同样如果在程序中使用同步来保护要使用的共享的数据，也会使系统的性能大大下降。这是因为被同步的代码块在同一时刻只能有一个线程执行它，使得其同时处理客户请求的吞吐量降低，而且很多客户处于阻塞状态。另外为保证主存内容和线程的工作内存中的数据的一致性，要频繁地刷新缓存,这也会大大地影响系统的性能。所以在实际的开发中也应避免或最小化 Servlet 中的同步代码；在Serlet中避免使用实例变量是保证Servlet线程安全的最佳选择。从Java 内存模型也可以知道，方法中的临时变量是在栈上分配空间，而且每个线程都有自己私有的栈空间，所以它们不会影响线程的安全。

　 Servlet的线程安全问题只有在大量的并发访问时才会显现出来，并且很难发现，因此在编写Servlet程序时要特别注意。线程安全问题主要是由实例变量造成的,因此在Servlet中应避免使用实例变量。如果应用程序设计无法避免使用实例变量，那么使用同步来保护要使用的实例变量，但为保证系统的最佳性能，应该同步可用性最小的代码路径。

下文 如何开发线程安全的Servlet  转自：http://blog.csdn.net/samtribiani/article/details/7600538                                                                                                      

 1，变量的线程安全：这里的变量指字段和共享数据(如表单参数值)。

  a，将 参数变量本地化。多线程并不共享局部变量.所以我们要尽可能的在servlet中使用局部变量。
   例如：Stringuser = "";
        user = request.getParameter("user");

  b，使用同步块Synchronized，防止可能异步调用的代码块。这意味着线程需要排队处理。
  在使用同板块的时候要尽可能的缩小同步代码的范围，不要直接在sevice方法和响应方法上使用同步，这样会严重影响性能。

 

 2,属性的线程安全：ServletContext，HttpSession，ServletRequest对象中属性
  ServletContext：（线程是不安全的）
   ServletContext是可以多线程同时读/写属性的，线程是不安全的。要对属性的读写进行同步处理或者进行深度Clone()。
   所以在Servlet上下文中尽可能少量保存会被修改（写）的数据，可以采取其他方式在多个Servlet中共享，比方我们可以使用单例模式来处理共享数据。
  HttpSession：（线程是不安全的）
   HttpSession对象在用户会话期间存在，只能在处理属于同一个Session的请求的线程中被访问，因此Session对象的属性访问理论上是线程安全的。
   当用户打开多个同属于一个进程的浏览器窗口，在这些窗口的访问属于同一个Session，会出现多次请求，需要多个工作线程来处理请求，可能造成同时多线程读写属性。
   这时我们需要对属性的读写进行同步处理：使用同步块Synchronized和使用读/写器来解决。

  ServletRequest：（线程是安全的）
   对于每一个请求，由一个工作线程来执行，都会创建有一个新的ServletRequest对象，所以ServletRequest对象只能在一个线程中被访问。ServletRequest是线程安全的。
   注意：ServletRequest对象在service方法的范围内是有效的，不要试图在service方法结束后仍然保存请求对象的引用。

 3，使用同步的集合类：
  使用Vector代替ArrayList，使用Hashtable代替HashMap。

 4，不要在Servlet中创建自己的线程来完成某个功能。
  Servlet本身就是多线程的，在Servlet中再创建线程，将导致执行情况复杂化，出现多线程安全问题。

 5，在多个servlet中对外部对象(比方文件)进行修改操作一定要加锁，做到互斥的访问。 

四，SingleThreadModel接口
 javax.servlet.SingleThreadModel接口是一个标识接口，如果一个Servlet实现了这个接口，那Servlet容器将保证在一个时刻仅有一个线程可以在给定的servlet实例的service方法中执行。将其他所有请求进行排队。
 服务器可以使用多个实例来处理请求，代替单个实例的请求排队带来的效益问题。服务器创建一个Servlet类的多个Servlet实例组成的实例池，对于每个请求分配Servlet实例进行响应处理，之后放回到实例池中等待下此请求。这样就造成并发访问的问题。
 此时,局部变量(字段)也是安全的，但对于全局变量和共享数据是不安全的，需要进行同步处理。而对于这样多实例的情况SingleThreadModel接口并不能解决并发访问问题。
 SingleThreadModel接口在servlet规范中已经被废弃了。