聊聊Servlet、Struts1、Struts2以及SpringMvc中的线程安全

前言

很多初学者，甚至是工作1-3年的小伙伴们都可能弄不明白？servlet Struts1 Struts2 springmvc 哪些是单例，哪些是多例，哪些是线程安全？

在谈这个话题之前，我们先了解一下Java中相关的变量类型以及内存模型JMM。

变量类型

类变量：独立于方法之外的变量，用 static 修饰。
局部变量：类的方法中的变量。
实例变量（全局变量）：独立于方法之外的变量，不过没有 static 修饰。

JAVA的局部变量

局部变量声明在方法、构造方法或者语句块中；
局部变量在方法、构造方法、或者语句块被执行的时候创建，当它们执行完成后，变量将会被销毁；
访问修饰符不能用于局部变量；
局部变量只在声明它的方法、构造方法或者语句块中可见；
局部变量是在栈上分配的。
局部变量没有默认值，所以局部变量被声明后，必须经过初始化，才可以使用。

JAVA的实例变量

实例变量声明在一个类中，但在方法、构造方法和语句块之外；
当一个对象被实例化之后，每个实例变量的值就跟着确定；
实例变量在对象创建的时候创建，在对象被销毁的时候销毁；
实例变量的值应该至少被一个方法、构造方法或者语句块引用，使得外部能够通过这些方式获取实例变量信息；
实例变量可以声明在使用前或者使用后；
访问修饰符可以修饰实例变量；
实例变量对于类中的方法、构造方法或者语句块是可见的。一般情况下应该把实例变量设为私有。通过使用访问修饰符可以使实例变量对子类可见；
实例变量具有默认值。数值型变量的默认值是0，布尔型变量的默认值是false，引用类型变量的默认值是null。变量的值可以在声明时指定，也可以在构造方法中指定；实例变量可以直接通过变量名访问。但在静态方法以及其他类中，就应该使用完全限定名：ObejectReference.VariableName。

JAVA的类变量（静态变量）

类变量也称为静态变量，在类中以static关键字声明，但必须在方法构造方法和语句块之外。
无论一个类创建了多少个对象，类只拥有类变量的一份拷贝。
静态变量除了被声明为常量外很少使用。常量是指声明为public/private，final和static类型的变量。常量初始化后不可改变。
静态变量储存在静态存储区。经常被声明为常量，很少单独使用static声明变量。
静态变量在程序开始时创建，在程序结束时销毁。
与实例变量具有相似的可见性。但为了对类的使用者可见，大多数静态变量声明为public类型。
默认值和实例变量相似。数值型变量默认值是0，布尔型默认值是false，引用类型默认值是null。变量的值可以在声明的时候指定，也可以在构造方法中指定。此外，静态变量还可以在静态语句块中初始化。
静态变量可以通过：ClassName.VariableName的方式访问。
类变量被声明为public static final类型时，类变量名称一般建议使用大写字母。如果静态变量不是public和final类型，其命名方式与实例变量以及局部变量的命名方式一致。

Java的内存模型JMM

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中所有实例变量都储存在主存中，对于所有线程都是共享的。每条线程都有自己的工作内存(Working Memory)，工作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立刻写到主存中；堆栈中保存的是线程的局部变量，线程之间无法相互直接访问堆栈中的变量。根据JMM，我们可以将论文中所讨论的Servlet实例的内存模型抽象为下图所示的模型。

线程安全

Servlet

Servlet/JSP技术和ASP、PHP等相比，由于其多线程运行而具有很高的执行效率。由于Servlet/JSP默认是以多线程模式执行的，所以，在编写代码时需要非常细致地考虑多线程的安全性问题。然而，很多人编写Servlet/JSP程序时并没有注意到多线程安全性的问题，这往往造成编写的程序在少量用户访问时没有任何问题，而在并发用户上升到一定值时，就会经常出现一些莫明其妙的问题。

Servlet的多线程机制

Servlet体系结构是建立在Java多线程机制之上的，它的生命周期是由Web容器负责的。当客户端第一次请求某个Servlet 时，Servlet容器将会根据web.xml配置文件实例化这个Servlet类。当有新的客户端请求该Servlet时，一般不会再实例化该 Servlet类，也就是有多个线程在使用这个实例。Servlet容器会自动使用线程池等技术来支持系统的运行，如下图所示。

这样，当两个或多个线程同时访问同一个Servlet时，可能会发生多个线程同时访问同一资源的情况，数据可能会变得不一致。所以在用Servlet构建的Web应用时如果不注意线程安全的问题，会使所写的Servlet程序有难以发现的错误。

Servlet的线程安全问题

Servlet的线程安全问题主要是由于实例变量使用不当而引起的，这里以一个现实的例子来说明。

/**
 * 模拟用户AB在同时执行不同的动作
 * 先执行 http://localhost:8080/concurrent?username=A&action=play
 * 稍后执行 http://localhost:8080/concurrent?username=B&action=eat
 */
public class Concurrent extends HttpServlet {
	private static final long serialVersionUID = 1L;
	private String action = "";//动作
	public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
			throws ServletException, IOException {
		try {
			String username = request.getParameter("username");
			action = request.getParameter("username");
            Thread.sleep(5000); //为了突出并发问题，在这设置一个延时
            //如果不出意外，应该用户AB都在吃饭
            System.out.println("用户:"+username+"在"+action);
        } catch (Exception e) {
        }
	}
}

Struts1

首先，明确一点Sturts1 action是单例模式，线程是不安全的。Struts1使用的ActionServlet是单例的，既然是单例，当使用实例变量的时候就会有线程安全的问题。所有一般在开发中试禁止使用实例变量的。

Struts2

struts2使用的是actionContext，都是使用里面的实例变量，让struts2自动匹配成对象的。每次处理一个请求，struts2就会实例化一个对象，这样就不会有线程安全的问题了。

需要注意的是，如果struts2+spring来管理注入的时候，不要把Action设置成单例，否则会出问题的。当然现在很少有项目使用struts2了。

SpringMVC

SpringMVC的controller默认是单例模式的，所以也会有多线程并发的问题。

总结

servlet Struts1 SpringMvc 是线程不安全的，当然如果你不使用实例变量也就不存在线程安全的问题了。
Struts2 是线程安全的，当然前提情况是，Action 不交给 spring管理，并且不设置为单例。
SpringMvc 的 Bean 可以设置成多例变成线程安全，但是一定程度上回影响系统性能。