Servlet的线程安全问题

(Updated: )
Java
,

Servlet的线程安全问题

引入

首先看看这样的代码，有什么问题

这里既要求cmd不能包含Calculator又必须要包含Calculator，能做到吗，当然是可以的

Servlet的多线程机制

Servlet实际上是一个单件，当我们第一次请求某个Servlet时，Servlet容器将会根据web.xml配置文件或者是注解实例化这个Servlet类，之后如果又有新的客户端请求该Servlet时，则一般不会再实例化该Servlet类，这说明了什么呢？简单来说，当多个用户一起访问时，得到的其实是同一个Servlet实例，这样的话，他们对实例的成员变量的修改其实会影响到别人，所以在开发的时候如果没有注意这个问题往往会有一些额安全问题，而往往Servlet的线程安全问题主要是由于实例变量使用不当而引起

因此我们再看上面的代码，很明显我们看到了这个status状态变量是实例变量，当然这里为了突出并发的效果，这里加了一个延时，这里简简单单用python实现竞争，也不必上多线程了简单点

1
2
3
4
5
6
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)
1
2
3
4
url = "http://127.0.0.1:8080/?cmd=ls"

while 1:
    r = requests.get(url)

如何修复

1.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。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。这种方法只要继承这个接口就行了,因此将我们上面的代码改为

1
public class TestServlet extends HttpServlet implements SingleThreadModel

这样你觉得就完全安全了吗？？答案也不是，如果我们将上面的对状态的定义加上static呢

1
public static boolean status;

lol，还是可以成功，原因是SingleThreadModel不会解决所有的线程安全隐患。会话属性和静态变量仍然可以被多线程的多请求同时访问

还有一点很重要该接口在Servlet　API 2.4中将不推荐使用。

2.避免使用成员变量

既然问题出自成员变量，那么我们就尽量避免去使用它

将上面的代码改为

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
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，因此可以将代码写为

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
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);
        }
    }
}

思考与小结

但是如果利用上面三种方式去修复，这样就完全没问题了吗？并不是

比如实现SingleThreadModel以及在程序中使用同步来保护要使用的共享的数据，在实际业务当中这也会使得我们系统的性能大大下降，这也是我们不太希望看到的，前者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，而后者被同步的代码块在同一时刻也只能有一个线程执行它，这也会导致在高并发的情况下，同时处理请求的吞吐量显著的降低

因此，在Serlet中避免使用实例变量或许是更好的选择，但如果无法避免，但如果无法避免，也应该尽量做到去同步可用性最小的代码路径

参考文章

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

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

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