J2EE的线程安全-ThreadLocal.doc

J2EE的线程安全ThreadLocal1.在用Servlet时，我们都知道Servlet只会被初始化一次，只有一个实例。2.在Struts1中，ActionServlet也仅是初始化一次，也是单实例。为什么会这样，无非是为了提高效率。但是线程安全不容忽视。但是在WebWork、Struts2却做好了线程安全。下面具体介绍：Servlet线程安全概述在探讨java线程安全前，让我们先简要介绍一下Java语言。任何语言，如C+，C#，Java，它们都有相通之处，特别是语法，但如果有人问你，Java语言的核心是什么？类库？关键字？语法？似乎都不是。Java语言的核心，也就是Sun始终不愿意开源的东西：Java虚拟机的实现（不过sun公开了其Java虚拟机规范），也就有了BEA的JRockit，IBM的Jikes，Sun的Hotspot。Java的核心有两点，Java类加载（Java Class Loader）和Java内存管理，它们具体体现在Java类库的以下几个类：java.lang.ClassLoader（java.lang.Class）：我们调用的类，包括其接口和超类，import的类是怎么被Java虚拟机载入的？为什么static的字段在servlet容器里面可以一直生存下去（Spring容器中）？java.lang.Thread(java.lang.ThreadLocal)：垃圾回收是怎么进行的（垃圾回收线程）？我们的程序是怎么退出的？java.lang.refelect.Proxy（java.lang.refelect.Method）：为什么Tomcat、Tapestry、Webwork、Spring等容器和框架可以通过配置文件来调用我们写的类？Servlet规范、JSF规范、EJB规范、JDBC规范究竟是怎么回事？为什么它们几乎都是一些接口，而不是具体类？Servlet线程安全在Java的server side开发过程中，线程安全（Thread Safe）是一个尤为突出的问题。因为容器，如Servlet、EJB等一般都是多线程运行的。虽然在开发过程中，我们一般不考虑这些问题，但诊断问题（Robust），程序优化（Performance），我们必须深入它们。什么是线程安全？Thread-safe describes a program portion or routine that can be called from multiple programming threads without unwanted interaction between the threads。在Java里，线程安全一般体现在两个方面：1. 多个thread对同一个java实例的访问（read和modify）不会相互干扰，它主要体现在关键字synchronized。如ArrayList和Vector，HashMap和Hashtable（后者每个方法前都有synchronized关键字）。如果你在interator一个List对象时，其它线程remove一个element，问题就出现了。2. 每个线程都有自己的字段，而不会在多个线程之间共享。它主要体现在java.lang.ThreadLocal类，而没有Java关键字支持，如像static、transient那样。一个普遍的疑问，我们的Servlet中能够像JavaBean那样declare instance或static字段吗？如果不可以？会引发什么问题？答案是：不可以。我们下面以实例讲解：首先，我们写一个普通的Servlet，里面有instance字段count：Java代码 1 public class SimpleServlet extends HttpServlet 2 / A variable that is NOT thread-safe! 3 private int counter = 0; 4 5 public void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) 6 throws ServletException, IOException 7 doPost(req, resp); 8 9 10 public void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) 11 throws ServletException, IOException 12 resp.getWriter().println(); 13 resp.getWriter().println(this + = ); 14 resp.getWriter().println(Thread.currentThread() + : ); 15 16 for (int c = 0; c 10; c+) 17 resp.getWriter().println(Counter = + counter + ); 18 try 19 Thread.sleep(long) Math.random() * 1000); 20 counter+; 21 catch (InterruptedException exc) 22 23 24 resp.getWriter().println(); 25 26 然后，我们通过一个html页面向该servlet发出三次请求：Html代码 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 刷新页面几次后，产生的结果为：Java代码 47 com.zwchen.servlet.SimpleServlet11e1bbf = Threadhttp-8081-Processor23,5,main: 48 Counter = 60 49 Counter = 61 50 Counter = 62 51 Counter = 65 52 Counter = 68 53 Counter = 71 54 Counter = 74 55 Counter = 77 56 Counter = 80 57 Counter = 83 58 59 com.zwchen.servlet.SimpleServlet11e1bbf = Threadhttp-8081-Processor22,5,main: 60 Counter = 61 61 Counter = 63 62 Counter = 66 63 Counter = 69 64 Counter = 72 65 Counter = 75 66 Counter = 78 67 Counter = 81 68 Counter = 84 69 Counter = 87 70 71 com.zwchen.servlet.SimpleServlet11e1bbf = Threadhttp-8081-Processor24,5,main: 72 Counter = 61 73 Counter = 64 74 Counter = 67 75 Counter = 70 76 Counter = 73 77 Counter = 76 78 Counter = 79 79 Counter = 82 80 Counter = 85 81 Counter = 88 我们会发现三点：servlet只产生了一个Servlet对象，因为输出this时，其hashcode都一样，servlet在不同的线程（线程池）中运行，如http-8081-Processor22，http-8081-Processor23Count被这三个doGet方法共享，并且并行修改。上面的结果，违反了线程安全的两个方面。那么，我们怎样保证按照我们期望的结果运行呢？首先，我想保证产生的count都是顺序执行的。我们将Servlet代码重构如下：Java代码 82 public class SimpleServlet extends HttpServlet 83 / A variable that is NOT thread-safe! 84 private int counter = 0; 85 private String mutex = ; 86 87 public void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) 88 throws ServletException, IOException 89 doPost(req, resp); 90 91 92 public void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) 93 throws ServletException, IOException 94 resp.getWriter().println(); 95 resp.getWriter().println(this + : ); 96 synchronized (mutex) 97 for (int c = 0; c 10; c+) 98 resp.getWriter().println(Counter = + counter + ); 99 try 100 Thread.sleep(long) Math.random() * 1000); 101 counter+; 102 103 catch (InterruptedException exc) 104 105 106 107 resp.getWriter().println(); 108 109 我们的输出结果为：Java代码 110 com.zwchen.servlet.SimpleServlet109da93: 111 Counter = 0 112 Counter = 1 113 Counter = 2 114 Counter = 3 115 Counter = 4 116 Counter = 5 117 Counter = 6 118 Counter = 7 119 Counter = 8 120 Counter = 9 121 122 com.zwchen.servlet.SimpleServlet109da93: 123 Counter = 10 124 Counter = 11 125 Counter = 12 126 Counter = 13 127 Counter = 14 128 Counter = 15 129 Counter = 16 130 Counter = 17 131 Counter = 18 132 Counter = 19 133 134 com.zwchen.servlet.SimpleServlet109da93: 135 Counter = 20 136 Counter = 21 137 Counter = 22 138 Counter = 23 139 Counter = 24 140 Counter = 25 141 Counter = 26 142 Counter = 27 143 Counter = 28 144 Counter = 29 这符合了我们的要求，输出都是按顺序的，这正式synchronized的含义。附带说一下，我现在synchronized的是一个字符串变量mutex，不是this对象，这主要是从performance和Scalability考虑。Synchronized用在this对象上，会带来严重的可伸缩性的问题（Scalability），所有的并发请求都要排队！现在，我们保证了顺序，但是我们怎么保证Counter字段（不是局部变量！）在每个Servlet的线程下都是独立的呢？也就是说，并发请求时，它们都不相互干扰。我现在将Servlet代码重构如下：Java代码 145 public class SimpleServlet extends HttpServlet 146 private ThreadLocal counter = new ThreadLocal() 147 protected synchronized Object initialValue() 148 return new Integer(0); 149 150 ; 151 152 public void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) 153 throws ServletException, IOException 154 doPost(req, resp); 155 156 157 public void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) 158 throws ServletException, IOException 159 resp.getWriter().println(); 160 resp.getWriter().println( 161 this + + Thread.currentThread() + : ); 162 for (int c = 0; c 10; c+) 163 resp.getWriter().println(counter.get() + ); 164 try 165 Thread.sleep(long) Math.random() * 1000); 166 int c1 = (Integer) counter.get().intValue(); 167 c1+; 168 counter.set(new Integer(c1); 169 catch (InterruptedException exc) 170 171 172 173 resp.getWriter().println(); 174 175 现在，我刷新html页面三次，第三次结果如下：Java代码 176 com.zwchen.servlet.SimpleServlet124e935Threadhttp-8081-Processor22,5,main: 177 20 178 21 179 22 180 23 181 24 182 25 183 26 184 27 185 28 186 29 187 188 com.zwchen.servlet.SimpleServlet124e935Threadhttp-8081-Processor25,5,main: 189 20 190 21 191 22 192 23 193 24 194 25 195 26 196 27 197 28 198 29 199 200 com.zwchen.servlet.SimpleServlet124e935Threadhttp-8081-Processor23,5,main: 201 20 202 21 203 22 204 23 205 24 206 25 207 26 208 27 209 28 210 29 从以上结果，我们可以发现：1、在该html页面内的并发三次请求中，该Servlet里面的counter字段都不相互干扰2、counter字段还是实例字段，并且都会保留状态，不是每次都用0开始3、html页面内的三次请求都在不同的线程，但在同一个实例中。总之，在Java里面，字段（不是局部变量）有三个共享范围：instance field，static field，local thread field，而后者往往在服务器端这种多线程环境必须考虑到的。 在J2EE项目开发过程中，ThreadLocal类有时有非常重要的作用，下面是我碰到的，但可以延伸：1、在用Hibernate做web开发的持久化时，有个模式叫做Open Session In View，也就是将session保留到页面中，在response结束后，在OpenSessionInViewFilter中关闭session，这对于延迟加载非常有效，例如，我们在页面上显示User的详细信息，需要显示该user的所属De