之前聊一聊 Spring 中的線程安全性這篇文章非常受歡迎，但是依然不夠詳細(xì)，還有一些問(wèn)題，比如即便Controller不是單例的，如果用了RequestScope，獲取到的對(duì)象也是Request域的。今天讓我們深度分析看一下。

來(lái)源：編程迷思

https://www.cnblogs.com/kismetv/p/8757260.html

目錄

概述

如何測(cè)試線程安全性

方法1：Controller中加參數(shù)

方法2：自動(dòng)注入

方法3：基類中自動(dòng)注入

方法4：手動(dòng)調(diào)用

方法5：@ModelAttribute方法

總結(jié)

概述

在使用Spring MVC開發(fā)Web系統(tǒng)時(shí)，經(jīng)常需要在處理請(qǐng)求時(shí)使用request對(duì)象，比如獲取客戶端ip地址、請(qǐng)求的url、header中的屬性（如cookie、授權(quán)信息）、body中的數(shù)據(jù)等。由于在Spring MVC中，處理請(qǐng)求的Controller、Service等對(duì)象都是單例的，因此獲取request對(duì)象時(shí)最需要注意的問(wèn)題，便是request對(duì)象是否是線程安全的：當(dāng)有大量并發(fā)請(qǐng)求時(shí)，能否保證不同請(qǐng)求/線程中使用不同的request對(duì)象。

這里還有一個(gè)問(wèn)題需要注意：前面所說(shuō)的“在處理請(qǐng)求時(shí)”使用request對(duì)象，究竟是在哪里使用呢？考慮到獲取request對(duì)象的方法有微小的不同，大體可以分為兩類：

1)????? 在Spring的Bean中使用request對(duì)象：既包括Controller、Service、Repository等MVC的Bean，也包括了Component等普通的Spring Bean。為了方便說(shuō)明，后文中Spring中的Bean一律簡(jiǎn)稱為Bean。

2)????? 在非Bean中使用request對(duì)象：如普通的Java對(duì)象的方法中使用，或在類的靜態(tài)方法中使用。

此外，本文討論是圍繞代表請(qǐng)求的request對(duì)象展開的，但所用方法同樣適用于response對(duì)象、InputStream/Reader、OutputStream/ Writer等；其中InputStream/Reader可以讀取請(qǐng)求中的數(shù)據(jù)，OutputStream/ Writer可以向響應(yīng)寫入數(shù)據(jù)。

最后，獲取request對(duì)象的方法與Spring及MVC的版本也有關(guān)系；本文基于Spring4進(jìn)行討論，且所做的實(shí)驗(yàn)都是使用4.1.1版本。

如何測(cè)試線程安全性

既然request對(duì)象的線程安全問(wèn)題需要特別關(guān)注，為了便于后面的討論，下面先說(shuō)明如何測(cè)試request對(duì)象是否是線程安全的。

測(cè)試的基本思路，是模擬客戶端大量并發(fā)請(qǐng)求，然后在服務(wù)器判斷這些請(qǐng)求是否使用了相同的request對(duì)象。

判斷request對(duì)象是否相同，最直觀的方式是打印出request對(duì)象的地址，如果相同則說(shuō)明使用了相同的對(duì)象。然而，在幾乎所有web服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)中，都使用了線程池，這樣就導(dǎo)致先后到達(dá)的兩個(gè)請(qǐng)求，可能由同一個(gè)線程處理：在前一個(gè)請(qǐng)求處理完成后，線程池收回該線程，并將該線程重新分配給了后面的請(qǐng)求。而在同一線程中，使用的request對(duì)象很可能是同一個(gè)（地址相同，屬性不同）。因此即便是對(duì)于線程安全的方法，不同的請(qǐng)求使用的request對(duì)象地址也可能相同。

為了避免這個(gè)問(wèn)題，一種方法是在請(qǐng)求處理過(guò)程中使線程休眠幾秒，這樣可以讓每個(gè)線程工作的時(shí)間足夠長(zhǎng)，從而避免同一個(gè)線程分配給不同的請(qǐng)求；另一種方法，是使用request的其他屬性（如參數(shù)、header、body等）作為request是否線程安全的依據(jù)，因?yàn)榧幢悴煌恼?qǐng)求先后使用了同一個(gè)線程（request對(duì)象地址也相同），只要使用不同的屬性分別構(gòu)造了兩次request對(duì)象，那么request對(duì)象的使用就是線程安全的。本文使用第二種方法進(jìn)行測(cè)試。

客戶端測(cè)試代碼如下（創(chuàng)建1000個(gè)線程分別發(fā)送請(qǐng)求）：

public?class?Test?{
????public?static?void?main(String[]?args)?throws?Exception?{
????????String?prefix?=?UUID.randomUUID().toString().replaceAll("-",?"")?+?"::";
????????for?(int?i?=?0;?i?1000;?i++)?{
????????????final?String?value?=?prefix?+?i;
????????????new?Thread()?{
????????????????@Override
????????????????public?void?run()?{
????????????????????try?{
????????????????????????CloseableHttpClient?httpClient?=?HttpClients.createDefault();
????????????????????????HttpGet?httpGet?=?new?HttpGet("http://localhost:8080/test?key="?+?value);
????????????????????????httpClient.execute(httpGet);
????????????????????????httpClient.close();
????????????????????}?catch?(IOException?e)?{
????????????????????????e.printStackTrace();
????????????????????}
????????????????}
????????????}.start();
????????}
????}
}

服務(wù)器中Controller代碼如下（暫時(shí)省略了獲取request對(duì)象的代碼）：

@Controller
public?class?TestController?{

????//?存儲(chǔ)已有參數(shù)，用于判斷參數(shù)是否重復(fù)，從而判斷線程是否安全
????public?static?Set?set?=?new?ConcurrentSkipListSet<>();

????@RequestMapping("/test")
????public?void?test()?throws?InterruptedException?{

????????//?…………………………通過(guò)某種方式獲得了request對(duì)象………………………………

????????//?判斷線程安全
????????String?value?=?request.getParameter("key");
????????if?(set.contains(value))?{
????????????System.out.println(value?+?"\t重復(fù)出現(xiàn)，request并發(fā)不安全！");
????????}?else?{
????????????System.out.println(value);
????????????set.add(value);
????????}

????????//?模擬程序執(zhí)行了一段時(shí)間
????????Thread.sleep(1000);
????}
}

補(bǔ)充：上述代碼原使用HashSet來(lái)判斷value是否重復(fù)，經(jīng)網(wǎng)友批評(píng)指正，使用線程不安全的集合類驗(yàn)證線程安全性是欠妥的，現(xiàn)已改為ConcurrentSkipListSet。

如果request對(duì)象線程安全，服務(wù)器中打印結(jié)果如下所示：

如果存在線程安全問(wèn)題，服務(wù)器中打印結(jié)果可能如下所示：

如無(wú)特殊說(shuō)明，本文后面的代碼中將省略掉測(cè)試代碼。

方法1：Controller中加參數(shù)

代碼示例

這種方法實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)單，直接上Controller代碼：

@Controller
public?class?TestController?{
????@RequestMapping("/test")
????public?void?test(HttpServletRequest?request)?throws?InterruptedException?{
????????//?模擬程序執(zhí)行了一段時(shí)間
????????Thread.sleep(1000);
????}
}

該方法實(shí)現(xiàn)的原理是，在Controller方法開始處理請(qǐng)求時(shí)，Spring會(huì)將request對(duì)象賦值到方法參數(shù)中。除了request對(duì)象，可以通過(guò)這種方法獲取的參數(shù)還有很多，具體可以參見：https://docs.spring.io/spring/docs/current/spring-framework-reference/web.html#mvc-ann-methods

Controller中獲取request對(duì)象后，如果要在其他方法中（如service方法、工具類方法等）使用request對(duì)象，需要在調(diào)用這些方法時(shí)將request對(duì)象作為參數(shù)傳入。

線程安全性

測(cè)試結(jié)果：線程安全

分析：此時(shí)request對(duì)象是方法參數(shù)，相當(dāng)于局部變量，毫無(wú)疑問(wèn)是線程安全的。

優(yōu)缺點(diǎn)

這種方法的主要缺點(diǎn)是request對(duì)象寫起來(lái)冗余太多，主要體現(xiàn)在兩點(diǎn)：

1)????? 如果多個(gè)controller方法中都需要request對(duì)象，那么在每個(gè)方法中都需要添加一遍request參數(shù)

2)????? request對(duì)象的獲取只能從controller開始，如果使用request對(duì)象的地方在函數(shù)調(diào)用層級(jí)比較深的地方，那么整個(gè)調(diào)用鏈上的所有方法都需要添加request參數(shù)

實(shí)際上，在整個(gè)請(qǐng)求處理的過(guò)程中，request對(duì)象是貫穿始終的；也就是說(shuō)，除了定時(shí)器等特殊情況，request對(duì)象相當(dāng)于線程內(nèi)部的一個(gè)全局變量。而該方法，相當(dāng)于將這個(gè)全局變量，傳來(lái)傳去。

方法2：自動(dòng)注入

代碼示例

先上代碼：

@Controller
public?class?TestController{

????@Autowired
????private?HttpServletRequest?request;?//自動(dòng)注入request

????@RequestMapping("/test")
????public?void?test()?throws?InterruptedException{
????????//模擬程序執(zhí)行了一段時(shí)間
????????Thread.sleep(1000);
????}
}

線程安全性

測(cè)試結(jié)果：線程安全

分析：在Spring中，Controller的scope是singleton(單例)，也就是說(shuō)在整個(gè)web系統(tǒng)中，只有一個(gè)TestController；但是其中注入的request卻是線程安全的，原因在于：

使用這種方式，當(dāng)Bean（本例的TestController）初始化時(shí)，Spring并沒(méi)有注入一個(gè)request對(duì)象，而是注入了一個(gè)代理（proxy）；當(dāng)Bean中需要使用request對(duì)象時(shí)，通過(guò)該代理獲取request對(duì)象。

?

下面通過(guò)具體的代碼對(duì)這一實(shí)現(xiàn)進(jìn)行說(shuō)明。

在上述代碼中加入斷點(diǎn)，查看request對(duì)象的屬性，如下圖所示：

在圖中可以看出，request實(shí)際上是一個(gè)代理：代理的實(shí)現(xiàn)參見AutowireUtils的內(nèi)部類ObjectFactoryDelegatingInvocationHandler：

/**
?*?Reflective?InvocationHandler?for?lazy?access?to?the?current?target?object.
?*/
@SuppressWarnings("serial")
private?static?class?ObjectFactoryDelegatingInvocationHandler?implements?InvocationHandler,?Serializable?{
????private?final?ObjectFactory?objectFactory;
????public?ObjectFactoryDelegatingInvocationHandler(ObjectFactory?objectFactory)?{
????????this.objectFactory?=?objectFactory;
????}
????@Override
????public?Object?invoke(Object?proxy,?Method?method,?Object[]?args)?throws?Throwable?{
????????//?……省略無(wú)關(guān)代碼
????????try?{
????????????return?method.invoke(this.objectFactory.getObject(),?args);?//?代理實(shí)現(xiàn)核心代碼
????????}
????????catch?(InvocationTargetException?ex)?{
????????????throw?ex.getTargetException();
????????}
????}
}

也就是說(shuō)，當(dāng)我們調(diào)用request的方法method時(shí)，實(shí)際上是調(diào)用了由objectFactory.getObject()生成的對(duì)象的method方法；objectFactory.getObject()生成的對(duì)象才是真正的request對(duì)象。

繼續(xù)觀察上圖，發(fā)現(xiàn)objectFactory的類型為WebApplicationContextUtils的內(nèi)部類RequestObjectFactory；而RequestObjectFactory代碼如下：

/**
?*?Factory?that?exposes?the?current?request?object?on?demand.
?*/
@SuppressWarnings("serial")
private?static?class?RequestObjectFactory?implements?ObjectFactory<ServletRequest>,?Serializable?{
????@Override
????public?ServletRequest?getObject()?{
????????return?currentRequestAttributes().getRequest();
????}
????@Override
????public?String?toString()?{
????????return?"Current?HttpServletRequest";
????}
}

其中，要獲得request對(duì)象需要先調(diào)用currentRequestAttributes()方法獲得RequestAttributes對(duì)象，該方法的實(shí)現(xiàn)如下：

/**
?*?Return?the?current?RequestAttributes?instance?as?ServletRequestAttributes.
?*/
private?static?ServletRequestAttributes?currentRequestAttributes()?{
????RequestAttributes?requestAttr?=?RequestContextHolder.currentRequestAttributes();
????if?(!(requestAttr?instanceof?ServletRequestAttributes))?{
????????throw?new?IllegalStateException("Current?request?is?not?a?servlet?request");
????}
????return?(ServletRequestAttributes)?requestAttr;
}

生成RequestAttributes對(duì)象的核心代碼在類RequestContextHolder中，其中相關(guān)代碼如下（省略了該類中的無(wú)關(guān)代碼）：

public?abstract?class?RequestContextHolder?{
????public?static?RequestAttributes?currentRequestAttributes()?throws?IllegalStateException?{
????????RequestAttributes?attributes?=?getRequestAttributes();
????????//?此處省略不相關(guān)邏輯…………
????????return?attributes;
????}
????public?static?RequestAttributes?getRequestAttributes()?{
????????RequestAttributes?attributes?=?requestAttributesHolder.get();
????????if?(attributes?==?null)?{
????????????attributes?=?inheritableRequestAttributesHolder.get();
????????}
????????return?attributes;
????}
????private?static?final?ThreadLocal?requestAttributesHolder?=
????????????new?NamedThreadLocal("Request?attributes");
????private?static?final?ThreadLocal?inheritableRequestAttributesHolder?=
????????????new?NamedInheritableThreadLocal("Request?context");
}

通過(guò)這段代碼可以看出，生成的RequestAttributes對(duì)象是線程局部變量（ThreadLocal），因此request對(duì)象也是線程局部變量；這就保證了request對(duì)象的線程安全性。

優(yōu)缺點(diǎn)

該方法的主要優(yōu)點(diǎn)：

1)????? 注入不局限于Controller中：在方法1中，只能在Controller中加入request參數(shù)。而對(duì)于方法2，不僅可以在Controller中注入，還可以在任何Bean中注入，包括Service、Repository及普通的Bean。

2)????? 注入的對(duì)象不限于request：除了注入request對(duì)象，該方法還可以注入其他scope為request或session的對(duì)象，如response對(duì)象、session對(duì)象等；并保證線程安全。

3)????? 減少代碼冗余：只需要在需要request對(duì)象的Bean中注入request對(duì)象，便可以在該Bean的各個(gè)方法中使用，與方法1相比大大減少了代碼冗余。

但是，該方法也會(huì)存在代碼冗余?？紤]這樣的場(chǎng)景：web系統(tǒng)中有很多controller，每個(gè)controller中都會(huì)使用request對(duì)象（這種場(chǎng)景實(shí)際上非常頻繁），這時(shí)就需要寫很多次注入request的代碼；如果還需要注入response，代碼就更繁瑣了。下面說(shuō)明自動(dòng)注入方法的改進(jìn)方法，并分析其線程安全性及優(yōu)缺點(diǎn)。

方法3：基類中自動(dòng)注入

代碼示例

與方法2相比，將注入部分代碼放入到了基類中。

基類代碼：

public?class?BaseController?{
????@Autowired
????protected?HttpServletRequest?request;?????
}

Controller代碼如下；這里列舉了BaseController的兩個(gè)派生類，由于此時(shí)測(cè)試代碼會(huì)有所不同，因此服務(wù)端測(cè)試代碼沒(méi)有省略；客戶端也需要進(jìn)行相應(yīng)的修改（同時(shí)向2個(gè)url發(fā)送大量并發(fā)請(qǐng)求）。

@Controller
public?class?TestController?extends?BaseController?{

????//?存儲(chǔ)已有參數(shù)，用于判斷參數(shù)value是否重復(fù)，從而判斷線程是否安全
????public?static?Set?set?=?new?ConcurrentSkipListSet<>();

????@RequestMapping("/test")
????public?void?test()?throws?InterruptedException?{
????????String?value?=?request.getParameter("key");
????????//?判斷線程安全
????????if?(set.contains(value))?{
????????????System.out.println(value?+?"\t重復(fù)出現(xiàn)，request并發(fā)不安全！");
????????}?else?{
????????????System.out.println(value);
????????????set.add(value);
????????}
????????//?模擬程序執(zhí)行了一段時(shí)間
????????Thread.sleep(1000);
????}
}

@Controller
public?class?Test2Controller?extends?BaseController?{
????@RequestMapping("/test2")
????public?void?test2()?throws?InterruptedException?{
????????String?value?=?request.getParameter("key");
????????//?判斷線程安全（與TestController使用一個(gè)set進(jìn)行判斷）
????????if?(TestController.set.contains(value))?{
????????????System.out.println(value?+?"\t重復(fù)出現(xiàn)，request并發(fā)不安全！");
????????}?else?{
????????????System.out.println(value);
????????????TestController.set.add(value);
????????}
????????//?模擬程序執(zhí)行了一段時(shí)間
????????Thread.sleep(1000);
????}
}

線程安全性

測(cè)試結(jié)果：線程安全

分析：在理解了方法2的線程安全性的基礎(chǔ)上，很容易理解方法3是線程安全的：當(dāng)創(chuàng)建不同的派生類對(duì)象時(shí)，基類中的域（這里是注入的request）在不同的派生類對(duì)象中會(huì)占據(jù)不同的內(nèi)存空間，也就是說(shuō)將注入request的代碼放在基類中對(duì)線程安全性沒(méi)有任何影響；測(cè)試結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。

優(yōu)缺點(diǎn)

與方法2相比，避免了在不同的Controller中重復(fù)注入request；但是考慮到j(luò)ava只允許繼承一個(gè)基類，所以如果Controller需要繼承其他類時(shí)，該方法便不再好用。

無(wú)論是方法2和方法3，都只能在Bean中注入request；如果其他方法（如工具類中static方法）需要使用request對(duì)象，則需要在調(diào)用這些方法時(shí)將request參數(shù)傳遞進(jìn)去。下面介紹的方法4，則可以直接在諸如工具類中的static方法中使用request對(duì)象（當(dāng)然在各種Bean中也可以使用）。

方法4：手動(dòng)調(diào)用

代碼示例

@Controller
public?class?TestController?{
????@RequestMapping("/test")
????public?void?test()?throws?InterruptedException?{
????????HttpServletRequest?request?=?((ServletRequestAttributes)?(RequestContextHolder.currentRequestAttributes())).getRequest();
????????//?模擬程序執(zhí)行了一段時(shí)間
????????Thread.sleep(1000);
????}
}

線程安全性

測(cè)試結(jié)果：線程安全

分析：該方法與方法2（自動(dòng)注入）類似，只不過(guò)方法2中通過(guò)自動(dòng)注入實(shí)現(xiàn)，本方法通過(guò)手動(dòng)方法調(diào)用實(shí)現(xiàn)。因此本方法也是線程安全的。

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：可以在非Bean中直接獲取。缺點(diǎn)：如果使用的地方較多，代碼非常繁瑣；因此可以與其他方法配合使用。

方法5：@ModelAttribute方法

代碼示例

下面這種方法及其變種（變種：將request和bindRequest放在子類中）在網(wǎng)上經(jīng)常見到：

@Controller
public?class?TestController?{
????private?HttpServletRequest?request;
????@ModelAttribute
????public?void?bindRequest(HttpServletRequest?request)?{
????????this.request?=?request;
????}
????@RequestMapping("/test")
????public?void?test()?throws?InterruptedException?{
????????//?模擬程序執(zhí)行了一段時(shí)間
????????Thread.sleep(1000);
????}
}

線程安全性

測(cè)試結(jié)果：線程不安全

分析：@ModelAttribute注解用在Controller中修飾方法時(shí)，其作用是Controller中的每個(gè)@RequestMapping方法執(zhí)行前，該方法都會(huì)執(zhí)行。因此在本例中，bindRequest()的作用是在test()執(zhí)行前為request對(duì)象賦值。雖然bindRequest()中的參數(shù)request本身是線程安全的，但由于TestController是單例的，request作為TestController的一個(gè)域，無(wú)法保證線程安全。

總結(jié)

綜上所述，Controller中加參數(shù)（方法1）、自動(dòng)注入（方法2和方法3）、手動(dòng)調(diào)用（方法4）都是線程安全的，都可以用來(lái)獲取request對(duì)象。如果系統(tǒng)中request對(duì)象使用較少，則使用哪種方式均可；如果使用較多，建議使用自動(dòng)注入（方法2 和方法3）來(lái)減少代碼冗余。如果需要在非Bean中使用request對(duì)象，既可以在上層調(diào)用時(shí)通過(guò)參數(shù)傳入，也可以直接在方法中通過(guò)手動(dòng)調(diào)用（方法4）獲得。

此外，本文在討論獲取request對(duì)象的方法時(shí)，重點(diǎn)討論該方法的線程安全性、代碼的繁瑣程度等；在實(shí)際的開發(fā)過(guò)程中，還必須考慮所在項(xiàng)目的規(guī)范、代碼維護(hù)等問(wèn)題（此處感謝網(wǎng)友的批評(píng)指正）。

參考文獻(xiàn)

https://docs.spring.io/spring/docs/4.1.x/spring-framework-reference/html/beans.html#beans-factory-scopes-other-injection

https://docs.spring.io/spring/docs/current/spring-framework-reference/web.html#mvc-ann-methods

https://stackoverflow.com/questions/10541934/spring-aop-and-aspect-thread-safety-for-an-autowired-httpservletrequest-bean

http://www.phpchina.com/portal.php?mod=view&aid=40966

https://stackoverflow.com/questions/22674044/inject-httpservletrequest-into-controller

https://stackoverflow.com/questions/3320674/spring-how-do-i-inject-an-httpservletrequest-into-a-request-scoped-bean

https://my.oschina.net/sluggarddd/blog/678603?fromerr=XhvpvVTi

https://stackoverflow.com/questions/8504258/spring-3-mvc-accessing-httprequest-from-controller