Servlet 单例多线程html
Servlet如何处理多个请求访问？java
Servlet容器默认是采用单实例多线程的方式处理多个请求的：web
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)；spring
2.容器初始化化Servlet主要就是读取配置文件（例如tomcat,能够经过servlet.xml的<Connector>设置线程池中线程数目，初始化线程池经过web.xml,初始化每一个参数值等等。数据库
3.当请求到达时，Servlet容器经过调度线程(Dispatchaer Thread) 调度它管理下线程池中等待执行的线程（Worker Thread）给请求者；apache
4.线程执行Servlet的service方法；浏览器
5.请求结束，放回线程池，等待被调用；缓存
（注意：避免使用实例变量（成员变量），由于若是存在成员变量，可能发生多线程同时访问该资源时，都来操做它，照成数据的不一致，所以产生线程安全问题）tomcat
从上面能够看出：安全
第一：Servlet单实例，减小了产生servlet的开销；
第二：经过线程池来响应多个请求，提升了请求的响应时间；
第三：Servlet容器并不关心到达的Servlet请求访问的是不是同一个Servlet仍是另外一个Servlet，直接分配给它一个新的线程；若是是同一个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：每个请求由ServletRequest对象来接受请求，由ServletResponse对象来响应该请求；
Servlet/JSP技术和ASP、PHP等相比，因为其多线程运行而具备很高的执行效率。因为Servlet/JSP默认是以多线程模式执行的，因此，在编写代码时须要很是细致地考虑多线程的安全性问题。
JSP的中存在的多线程问题：
当客户端第一次请求某一个JSP文件时，服务端把该JSP编译成一个CLASS文件，并建立一个该类的实例，而后建立一个线程处理CLIENT端的请求。若是有多个客户端同时请求该JSP文件，则服务端会建立多个线程。每一个客户端请求对应一个线程。以多线程方式执行可大大下降对系统的资源需求,提升系统的并发量及响应时间.
对JSP中可能用的的变量说明以下:
实例变量: 实例变量是在堆中分配的,并被属于该实例的全部线程共享，因此不是线程安全的.
JSP系统提供的8个类变量
JSP中用到的OUT,REQUEST,RESPONSE,SESSION,CONFIG,PAGE,PAGECONXT是线程安全的(由于每一个线程对应的request，respone对象都是不同的，不存在共享问题), APPLICATION在整个系统内被使用,因此不是线程安全的.
局部变量: 局部变量在堆栈中分配,由于每一个线程都有它本身的堆栈空间,因此是线程安全的.
静态类: 静态类不用被实例化,就可直接使用,也不是线程安全的.
外部资源: 在程序中可能会有多个线程或进程同时操做同一个资源(如:多个线程或进程同时对一个文件进行写操做).此时也要注意同步问题.
使它以单线程方式执行,这时，仍然只有一个实例，全部客户端的请求以串行方式执行。这样会下降系统的性能
问题
问题一. 说明其Servlet容器如何采用单实例多线程的方式来处理请求
问题二. 如何在开发中保证servlet是单实例多线程的方式来工做(也就是说如何开发线程安全的servelt)。
一. Servlet容器如何同时来处理多个请求
Java的内存模型JMM（Java Memory Model）
JMM主要是为了规定了线程和内存之间的一些关系。根据JMM的设计，系统存在一个主内存(Main Memory)，Java中全部实例变量都储存在主存中，对于全部线程都是共享的。每条线程都有本身的工做内存(Working Memory)，工做内存由缓存和堆栈两部分组成，缓存中保存的是主存中变量的拷贝，缓存可能并不总和主存同步，也就是缓存中变量的修改可能没有马上写到主存中；堆栈中保存的是线程的局部变量，线程之间没法相互直接访问堆栈中的变量。根据JMM，咱们能够将论文中所讨论的Servlet实例的内存模型抽象为图所示的模型。
工做者线程Work Thread:执行代码的一组线程。
调度线程Dispatcher Thread：每一个线程都具备分配给它的线程优先级,线程是根据优先级调度执行的。
Servlet采用多线程来处理多个请求同时访问。servlet依赖于一个线程池来服务请求。线程池其实是一系列的工做者线程集合。Servlet使用一个调度线程来管理工做者线程。
当容器收到一个Servlet请求，调度线程从线程池中选出一个工做者线程,将请求传递给该工做者线程，而后由该线程来执行Servlet的service方法。当这个线程正在执行的时候,容器收到另一个请求,调度线程一样从线程池中选出另外一个工做者线程来服务新的请求,容器并不关心这个请求是否访问的是同一个Servlet.当容器同时收到对同一个Servlet的多个请求的时候，那么这个Servlet的service()方法将在多线程中并发执行。
Servlet容器默认采用单实例多线程的方式来处理请求，这样减小产生Servlet实例的开销，提高了对请求的响应时间，对于Tomcat能够在server.xml中经过<Connector>元素设置线程池中线程的数目。
就实现来讲：
调度者线程类所担负的责任如其名字，该类的责任是调度线程，只须要利用本身的属性完成本身的责任。因此该类是承担了责任的，而且该类的责任又集中到惟一的单体对象中。而其余对象又依赖于该特定对象所承担的责任，咱们就须要获得该特定对象。那该类就是一个单例模式的实现了。
注意：服务器可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。服务器建立一个Servlet类的多个Servlet实例组成的实例池，对于每一个请求分配Servlet实例进行响应处理，以后放回到实例池中等待下此请求。这样就形成并发访问的问题。
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，须要进行同步处理。而对于这样多实例的状况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。
二 如何开发线程安全的Servlet
一、实现 SingleThreadModel 接口
该接口指定了系统如何处理对同一个Servlet的调用。若是一个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，固然也就不存在线程安全的问题。这种方法只要将前面的Concurrent Test类的类头定义更改成：
Public class Concurrent Test extends HttpServlet implements SingleThreadModel {
…………
}
二、同步对共享数据的操做
使用synchronized 关键字能保证一次只有一个线程能够访问被保护的区段，在本论文中的Servlet能够经过同步块操做来保证线程的安全。同步后的代码以下：
…………
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("用户名:"+Username+"<BR>");
}
}
}
三、避免使用实例变量
本实例中的线程安全问题是由实例变量形成的，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。
修正上面的Servlet代码，将实例变量改成局部变量实现一样的功能，代码以下：
……
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");
……
}
}
** 对上面的三种方法进行测试，能够代表用它们都能设计出线程安全的Servlet程序。可是，若是一个Servlet实现了SingleThreadModel接口，Servlet引擎将为每一个新的请求建立一个单独的Servlet实例，这将引发大量的系统开销。SingleThreadModel在Servlet2.4中已再也不提倡使用；一样若是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降低。这是由于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下降，并且不少客户处于阻塞状态。另外为保证主存内容和线程的工做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。因此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 内存模型也能够知道，方法中的临时变量是在栈上分配空间，并且每一个线程都有本身私有的栈空间，因此它们不会影响线程的安全。
更加详细的说明：
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.因此咱们要尽量的在servlet中使用局部变量。
例如：String user = "";
user = request.getParameter("user");
b，使用同步块Synchronized，防止可能异步调用的代码块。这意味着线程须要排队处理。在使用同板块的时候要尽量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是能够多线程同时读/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()。因此在Servlet上下文中尽量少许保存会被修改（写）的数据，能够采起其余方式在多个Servlet中共享，比方咱们可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，所以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，会出现屡次请求，须要多个工做线程来处理请求，可能形成同时多线程读写属性。这时咱们须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）
对于每个请求，由一个工做线程来执行，都会建立有一个新的ServletRequest对象，因此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中建立本身的线程来完成某个功能。
Servlet自己就是多线程的，在Servlet中再建立线程，将致使执行状况复杂化，出现多线程安全问题。
5，在多个servlet中对外部对象(比方文件)进行修改操做必定要加锁，作到互斥的访问。
6，javax.servlet.SingleThreadModel接口是一个标识接口，若是一个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能够在给定的servlet实例的service方法中执行。将其余全部请求进行排队。
PS：
Servlet并不是只是单例的. 当container开始启动,或是客户端发出请求服务时,Container会按照容器的配置负责加载和实例化一个Servlet（也能够配置为多个，不过通常不这么干）.不过通常来讲一个servlet只会有一个实例。
1) Struts2的Action是原型，非单实例的；会对每个请求,产生一个Action的实例来处理。
2) Struts1的Action,Spring的Ioc容器管理的bean 默认是单实例的.
Struts1 Action是单实例的，spring mvc的controller也是如此。所以开发时要求必须是线程安全的，由于仅有Action的一个实例来处理全部的请求。单例策略限制了Struts1 Action能做的事，而且要在开发时特别当心。Action资源必须是线程安全的或同步的。
Spring的Ioc容器管理的bean 默认是单实例的。
Struts2 Action对象为每个请求产生一个实例，所以没有线程安全问题。（实际上，servlet容器给每一个请求产生许多可丢弃的对象，而且不会致使性能和垃圾回收问题）。
当Spring管理Struts2的Action时，bean默认是单实例的，能够经过配置参数将其设置为原型。(scope="prototype ）
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<Web容器<应用服务器？
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；
应用服务器的功能很是强大，不只能够管理和部署web应用，也能够部署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容器更可能是跟数据库，事务管理等服务接口交互，因此应用服务器的功能是不少的。
常见的web服务器就是Tomcat,但Tomcat一样也是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，能够用Web容器直接访问静态Html页面，好比安装了apache等；若是须要显示Jsp/Servlet，就须要安装一个Servlet容器；可是光有servlet容器也是不够的，它须要被解析为html显示，因此仍须要一个web容器；因此，咱们常把web容器和Servlet容器视为一体，由于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，好比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，能够经过servlet.xml的<Connector>设置线程池中线程数目，初始化线程池；经过web.xml，初始化每一个参数值等等）；
3. 当请求到达时，Servlet容器经过调度线程（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；
从上面能够看出：
第一：Servlet单实例，减小了产生servlet的开销；
第二：经过线程池来响应多个请求，提升了请求的响应时间；
第三：Servlet容器并不关心到达的Servlet请求访问的是不是同一个Servlet仍是另外一个Servlet，直接分配给它一个新的线程；若是是同一个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，若是该Servlet中存在成员变量，可能发生多线程同时访问该资源时，都来操做它，形成数据的不一致，所以产生线程安全问题。
解决：
1. 实现SingleThreadModel接口
若是一个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，固然也就不存在线程安全的问题；
2. 同步对共享数据的操做
使用synchronized关键字能保证一次只有一个线程能够访问被保护的区段，Servlet能够经过同步块操做来保证线程的安全。
ServletRequest对象是线程安全的，可是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形成的，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。（全部建议不要在servlet中定义成员变量，尽可能用局部变量代替）
对上面的三种方法进行测试，能够代表用它们都能设计出线程安全的Servlet程序。可是，若是一个Servlet实现了SingleThreadModel接口，Servlet引擎将为每一个新的请求建立一个单独的Servlet实例，这将引发大量的系统开销。SingleThreadModel在Servlet2.4中已再也不提倡使用；一样若是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降低。这是由于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下降，并且不少客户处于阻塞状态。另外为保证主存内容和线程的工做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。因此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内存模型也能够知道，方法中的临时变量是在栈上分配空间，并且每一个线程都有本身私有的栈空间，因此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，而且很难发现，所以在编写Servlet程序时要特别注意。线程安全问题主要是由实例变量形成的,所以在Servlet中应避免使用实例变量。若是应用程序设计没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。