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多线程访问Servlet如何谨慎处理共享资源

ai 2025/7/4 17:33:17

1. 避免共享状态（最佳实践）

核心思想：Servlet 本身应设计为无状态（Stateless），不依赖实例变量存储请求相关数据。
实现方式：
- 将变量声明在方法内部（局部变量），每个线程独享栈内存。
- 若需跨请求传递数据，使用请求作用域（HttpServletRequest）或会话作用域（HttpSession）。

示例：

public class SafeServlet extends HttpServlet {// ❌ 危险：实例变量被所有线程共享// private int counter;protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) {// ✅ 安全：局部变量，线程独享int localCounter = 0;localCounter++;resp.getWriter().write("Count: " + localCounter);}
}

2. 使用线程安全的数据结构

适用场景：必须共享资源时（如全局计数器、缓存）。
实现方式：
- 使用 java.util.concurrent 包中的线程安全类：
  ConcurrentHashMap, AtomicInteger, CopyOnWriteArrayList 等。
- 避免直接使用非线程安全的类（如 HashMap、ArrayList）。

示例：

public class CounterServlet extends HttpServlet {// ✅ 线程安全计数器private AtomicInteger atomicCounter = new AtomicInteger(0);protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) {int count = atomicCounter.incrementAndGet();resp.getWriter().write("Atomic Count: " + count);}
}

3. 同步（Synchronization）

适用场景：需保护临界区（Critical Section）代码时。
实现方式：
- 使用 synchronized 关键字修饰方法或代码块。
- 注意锁的粒度：尽量缩小同步范围以提高性能。

示例：

public class SyncServlet extends HttpServlet {private int counter = 0;private final Object lock = new Object(); // 专用锁对象protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) {synchronized (lock) { // ✅ 同步代码块counter++;resp.getWriter().write("Sync Count: " + counter);}}
}

4. 使用 ThreadLocal

适用场景：需要为每个线程维护独立副本的资源（如数据库连接、SimpleDateFormat）。
原理：通过 ThreadLocal 为每个线程创建资源副本，避免竞争。

示例：

public class DateFormatServlet extends HttpServlet {// ✅ 每个线程独立持有 SimpleDateFormatprivate static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormat =ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"));protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) {SimpleDateFormat sdf = dateFormat.get(); // 获取当前线程的副本String date = sdf.format(new Date());resp.getWriter().write(date);}@Overridepublic void destroy() {dateFormat.remove(); // 清理线程副本}
}

5. 外部化资源管理

适用场景：数据库连接池、缓存等需线程安全的外部资源。
实现方式：
- 使用成熟的线程安全中间件（如 Redis、数据库连接池 HikariCP）。
- 确保资源本身是线程安全的（如 JDBC 的 DataSource）。

6. Servlet 作用域控制（谨慎使用）

通过配置使 Servlet 非单例（仅特定容器支持，如通过 @WebServlet(urlPatterns="...", loadOnStartup=1, asyncSupported=true) 配置异步模式）。
替代方案：使用框架（如 Spring MVC 的 @Scope("prototype")），但需权衡性能。

关键原则总结

策略	适用场景	优点	缺点
无状态设计	绝大多数情况	简单高效，无需同步	不适合必须共享资源的场景
线程安全类	共享计数器、缓存等	性能高，无需手动同步	功能受限
同步（synchronized）	临界区操作（如文件写入）	灵活，可控粒度	性能下降，可能死锁
ThreadLocal	线程绑定资源（如数据库连接）	避免竞争，资源隔离	内存泄漏风险

常见陷阱与解决方案

SimpleDateFormat 非线程安全
- ❌ 错误做法：private SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat(...);
- ✅ 正确做法：使用 ThreadLocal 或替换为 DateTimeFormatter（Java 8+ 线程安全）。
Servlet 中存储用户状态
- ❌ 错误做法：在 Servlet 实例变量中保存用户数据。
- ✅ 正确做法：使用 HttpSession 或请求参数。
过度同步导致性能瓶颈
- ❌ 错误做法：synchronized 修饰整个 service() 方法。
- ✅ 正确做法：缩小同步范围至必要代码块。