Servlet的線程安全問題

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引入

首先看看這樣的代碼，有什麼問題

這裡既要求cmd不能包含Calculator又必須要包含Calculator，能做到嗎，當然是可以的

在這裡插入圖片描述

Servlet的多線程機制

Servlet實際上是一個單件，當我們第一次請求某個Servlet時，Servlet容器將會根據web.xml配置文件或者是註解實例化這個Servlet類，之後如果又有新的客戶端請求該Servlet時，則一般不會再實例化該Servlet類，這說明瞭什麼呢？簡單來說，當多個用戶一起訪問時，得到的其實是同一個Servlet實例，這樣的話，他們對實例的成員變量的修改其實會影響到別人，所以在開發的時候如果沒有註意這個問題往往會有一些額安全問題，而往往Servlet的線程安全問題主要是由於實例變量使用不當而引起

因此我們再看上面的代碼，很明顯我們看到瞭這個status狀態變量是實例變量，當然這裡為瞭突出並發的效果，這裡加瞭一個延時，這裡簡簡單單用python實現競爭，也不必上多線程瞭簡單點

url = "http://127.0.0.1:8080/?cmd=open -na Calculator"

while 1:
    r = requests.get(url)
    if "Cal" in r.text:
        print(r.text)

url = "http://127.0.0.1:8080/?cmd=ls"

while 1:
    r = requests.get(url)

如何修復

1.實現 SingleThreadModel 接口

該接口指定瞭系統如何處理對同一個Servlet的調用。如果一個Servlet被這個接口指定，那麼在這個Servlet中的service方法將不會有兩個線程被同時執行，當然也就不存在線程安全的問題。這種方法隻要繼承這個接口就行瞭,因此將我們上面的代碼改為

public class TestServlet extends HttpServlet implements SingleThreadModel

這樣你覺得就完全安全瞭嗎？？答案也不是，如果我們將上面的對狀態的定義加上static呢

public static boolean status;

lol，還是可以成功，原因是SingleThreadModel不會解決所有的線程安全隱患。會話屬性和靜態變量仍然可以被多線程的多請求同時訪問

在這裡插入圖片描述

還有一點很重要該接口在Servlet　API 2.4中將不推薦使用。

2.避免使用成員變量

既然問題出自成員變量，那麼我們就盡量避免去使用它

將上面的代碼改為

public class TestServlet extends HttpServlet{

//    public  boolean status;
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)
            throws ServletException, IOException {
        boolean status = true;
        String cmd = req.getParameter("cmd");
        if (cmd.contains("Calculator")) {
            status = false;
            try {
                Thread.sleep(1000);
            }catch (Exception e){

            }
        }

        if (!status) {
            return;
        }
        if (cmd.contains("Calculator")){
            resp.getWriter().write(cmd);
        }
    }
}

3.同步對共享數據的操作

使用synchronized 關鍵字能保證一次隻有一個線程可以訪問被保護的區段，因此可以將代碼寫為

public class TestServlet extends HttpServlet{

    public  boolean status;
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)
            throws ServletException, IOException {
        String cmd = req.getParameter("cmd");
        boolean status;
        synchronized(this) {
            status = true;

            if (cmd.contains("Calculator")) {
                status = false;
                try {
                    Thread.sleep(5000);
                } catch (Exception e) {

                }
            }
        }

        if (!status) {
            return;
        }
        if (cmd.contains("Calculator")){
            resp.getWriter().write(cmd);
        }
    }
}

思考與小結

但是如果利用上面三種方式去修復，這樣就完全沒問題瞭嗎？並不是

比如實現SingleThreadModel以及在程序中使用同步來保護要使用的共享的數據，在實際業務當中這也會使得我們系統的性能大大下降，這也是我們不太希望看到的，前者為每個新的請求創建一個單獨的Servlet實例，這將引起大量的系統開銷，而後者被同步的代碼塊在同一時刻也隻能有一個線程執行它，這也會導致在高並發的情況下，同時處理請求的吞吐量顯著的降低

因此，在Serlet中避免使用實例變量或許是更好的選擇，但如果無法避免，但如果無法避免，也應該盡量做到去同步可用性最小的代碼路徑

參考文章

https://www.cnblogs.com/chanshuyi/p/5052426.html

https://zhuanlan.zhihu.com/p/93708538

https://www.jianshu.com/p/06260e0667a9

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