Servlet单例多线程分析

Servlet的生命周期：

1. Servlet在web服务器启动时被加载并实例化，容器运行其init方法初始化，请求到达时运行其service方法；

2. service运行请求对应的doXXX(doGet,doPost)方法；

3. 服务器销毁实例，运行其destory方法；

Servlet的生命周期由Servlet容器管理；

（三个概念的理解：

Servlet容器
Servlet容器的主要任务就是管理Servlet的生命周期；

Web容器也称之为web服务器，主要任务就是管理和部署web应用的；

应用服务器的功能非常强大，不仅可以管理和部署web应用，也可以部署EJB应用，实现容器管理的事务等等。。。


Web服务器就是跟基于HTTP的请求打交道，而EJB容器更多是跟数据库，事务管理等服务接口交互，所以应用服务器的功能是很多的。

常见的web服务器就是Tomcat,但Tomcat同样也是Servlet服务器；

常见的应用服务器有WebLogic，WebSphere，但都是收费的；

没有Servlet容器，可以用Web容器直接访问静态Html页面，比如安装了apache等；如果需要显示Jsp/Servlet，就需要安装一个Servlet容器；但是光有servlet容器也是不够的，它需要被解析为html显示，所以仍需要一个web容器；所以，我们常把web容器和Servlet容器视为一体，因为他们两个容器都有对方的功能实现了，都没有独立的存在了，比如tomcat！

）


Servlet是如何处理多个请求同时访问呢？

Servlet容器默认是采用单实例多线程的方式处理多个请求的：

1. 当web服务器启动的时候（或客户端发送请求到服务器时），Servlet就被加载并实例化（只存在一个Servlet实例）；

2. 容器初始化Servlet。主要就是读取配置文件（例如tomcat，可以通过servlet.xml的设置线程池中线程数目，初始化线程池；通过web.xml，初始化每个参数值等等）；

3. 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；

4. 线程执行Servlet的service方法；

5. 请求结束，放回线程池，等到被调用；

从上面可以看出：

第一：Servlet单实例，减少了产生servlet的开销；

第二：通过线程池来响应多个请求，提高了请求的响应时间；

第三：Servlet容器并不关心到达的Servlet请求访问的是否是同一个Servlet还是另一个Servlet，直接分配给它一个新的线程；如果是同一个Servlet的多个请求，那么Servlet的service方法将在多线程中并发的执行；

第四：每一个请求由ServletRequest对象来接受请求，由ServletResponse对象来响应该请求；


问题出现了：

同一个Servlet的的多个请求到来时，如果该Servlet中存在成员变量

，可能发生多线程同时访问该资源时，都来操作它，造成数据的不一致，因此产生线程安全问题。

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；

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。（所有建议不要在servlet中定义成员变量，尽量用局部变量代替）


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。