Spring学习总结（28）——Spring获取request对象的几种方法及线程安全性总结

末蓝、 2022-03-16 02:44 681阅读 0赞

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# 前言 #

在使用Spring MVC开发Web系统时，经常需要在处理请求时使用request对象，比如获取客户端ip地址、请求的url、header中的属性（如cookie、授权信息）、body中的数据等。**由于在Spring MVC中，处理请求的Controller、Service等对象都是单例的，因此获取request对象时最需要注意的问题，便是request对象是否是线程安全的**：**当有大量并发请求时，能否保证不同请求/线程中使用不同的request对象。**

### 1）、在哪里使用request对象呢？ ###

**第一种：在Spring的Bean中使用request对象：既包括Controller、Service、Repository等MVC的Bean，也包括了Component等普通的Spring Bean。**

**第二种：在非Bean中使用request对象：如普通的Java对象的方法中使用，或在类的静态方法中使用。**

### 2）常见的Spring获取request对象的方式 ###

**第一种：最简单的方式，使用注解**

@Autowired
    private  HttpServletRequest request;

**第二种：web.xml中配置一个监听器**

<listener>  
            <listener-class>  
                org.springframework.web.context.request.RequestContextListener  
            </listener-class>  
    </listener>

程序中使用：

HttpServletRequest request = ((ServletRequestAttributes)RequestContextHolder.getRequestAttributes()).getRequest();

**第三种：作为请求参数传进来**

public String hello(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response)

如果使用struts2，可以使用：

HttpServletRequest request = ServletActionContext.getRequest();

### 4）SpringBoot三种获取Request和Response的方法 ###

**第一种：通过静态方法获取，你也可以封装一个静态方法出来**

@GetMapping(value = "")
    public String center() {
        ServletRequestAttributes servletRequestAttributes = (ServletRequestAttributes)RequestContextHolder.getRequestAttributes();
        HttpServletRequest request = servletRequestAttributes.getRequest();
        HttpServletResponse response = servletRequestAttributes.getResponse();
        //...
    }

**第二种：通过参数直接获取**

@GetMapping(value = "")
    public String center(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response) {
        //...
    }

**第三种：注入**

@Autowired
    private HttpServletRequest request;
     
    @Autowired
    private HttpServletResponse response;
     
    @GetMapping(value = "")
    public String center() {
        //...
    }

# 一、如何测试线程安全性 #

既然request对象的线程安全问题需要特别关注，为了便于后面的讨论，下面先说明如何测试request对象是否是线程安全的。测试的基本思路，是模拟客户端大量并发请求，然后在服务器判断这些请求是否使用了相同的request对象。判断request对象是否相同，最直观的方式是打印出request对象的地址，如果相同则说明使用了相同的对象。然而，在几乎所有web服务器的实现中，都使用了线程池，这样就导致先后到达的两个请求，可能由同一个线程处理：在前一个请求处理完成后，线程池收回该线程，并将该线程重新分配给了后面的请求。而在同一线程中，使用的request对象很可能是同一个（地址相同，属性不同）。因此即便是对于线程安全的方法，不同的请求使用的request对象地址也可能相同。

为了避免这个问题，一种方法是在请求处理过程中使线程休眠几秒，这样可以让每个线程工作的时间足够长，从而避免同一个线程分配给不同的请求；另一种方法，是使用request的其他属性（如参数、header、body等）作为request是否线程安全的依据，因为即便不同的请求先后使用了同一个线程（request对象地址也相同），只要使用不同的属性分别构造了两次request对象，那么request对象的使用就是线程安全的。本文使用第二种方法进行测试。客户端测试代码如下（创建1000个线程分别发送请求）。

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();
            }
        }
    }

服务器中Controller代码如下（暂时省略了获取request对象的代码）：

@Controller
    public class TestController {
        // 存储已有参数，用于判断参数是否重复，从而判断线程是否安全
        public static Set<String> set = new ConcurrentSkipListSet<>();
        @RequestMapping("/test")
        public void test() throws InterruptedException {      
            // …………………………通过某种方式获得了request对象………………………………
            // 判断线程安全
            String value = request.getParameter("key");
            if (set.contains(value)) {
                System.out.println(value + "\t重复出现，request并发不安全！");
            } else {
                System.out.println(value);
                set.add(value);
            }     
            // 模拟程序执行了一段时间
            Thread.sleep(1000);
        }
    }

补充：上述代码原使用HashSet来判断value是否重复，经网友批评指正，使用线程不安全的集合类验证线程安全性是欠妥的，现已改为ConcurrentSkipListSet。如果request对象线程安全，服务器中打印结果如下所示：

![1174710-20180409091521700-337800932.png][]

如果存在线程安全问题，服务器中打印结果可能如下所示：

![1174710-20180409091542645-773381003.png][]

如无特殊说明，本文后面的代码中将省略掉测试代码。

# 方法1：Controller中加参数 #

## 代码示例 ##

这种方法实现最简单，直接上Controller代码：

@Controller
    public class TestController {
        @RequestMapping("/test")
        public void test(HttpServletRequest request) throws InterruptedException {
            // 模拟程序执行了一段时间
            Thread.sleep(1000);
        }
    }

该方法实现的原理是，在Controller方法开始处理请求时，Spring会将request对象赋值到方法参数中。除了request对象，可以通过这种方法获取的参数还有很多，具体可以参见：https://docs.spring.io/spring/docs/current/spring-framework-reference/web.html\#mvc-ann-methods。

Controller中获取request对象后，如果要在其他方法中（如service方法、工具类方法等）使用request对象，需要在调用这些方法时将request对象作为参数传入。

## 线程安全性 ##

测试结果：线程安全

分析：此时request对象是方法参数，相当于局部变量，毫无疑问是线程安全的。

## 优缺点 ##

这种方法的主要缺点是request对象写起来冗余太多，主要体现在两点：

1)      如果多个controller方法中都需要request对象，那么在每个方法中都需要添加一遍request参数

2)      request对象的获取只能从controller开始，如果使用request对象的地方在函数调用层级比较深的地方，那么整个调用链上的所有方法都需要添加request参数。

实际上，在整个请求处理的过程中，request对象是贯穿始终的；也就是说，除了定时器等特殊情况，request对象相当于线程内部的一个全局变量。而该方法，相当于将这个全局变量，传来传去。

# 方法2：自动注入 #

## 代码示例 ##

先上代码：

@Controller
    public class TestController{
        @Autowired
        private HttpServletRequest request; //自动注入request
        @RequestMapping("/test")
        public void test() throws InterruptedException{
            //模拟程序执行了一段时间
            Thread.sleep(1000);
        }
    }

## 线程安全性 ##

测试结果：线程安全

分析：在Spring中，Controller的scope是singleton(单例)，也就是说在整个web系统中，只有一个TestController；但是其中注入的request却是线程安全的，原因在于：使用这种方式，当Bean（本例的TestController）初始化时，Spring并没有注入一个request对象，而是注入了一个代理（proxy）；当Bean中需要使用request对象时，通过该代理获取request对象。下面通过具体的代码对这一实现进行说明。在上述代码中加入断点，查看request对象的属性，如下图所示：

![1174710-20180409203629380-1931318072.png][]

在图中可以看出，request实际上是一个代理：代理的实现参见AutowireUtils的内部类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 {
            // ……省略无关代码
            try {
                return method.invoke(this.objectFactory.getObject(), args); // 代理实现核心代码
            }
            catch (InvocationTargetException ex) {
                throw ex.getTargetException();
            }
        }
    }

也就是说，当我们调用request的方法method时，实际上是调用了由objectFactory.getObject()生成的对象的method方法；objectFactory.getObject()生成的对象才是真正的request对象。继续观察上图，发现objectFactory的类型为WebApplicationContextUtils的内部类RequestObjectFactory；而RequestObjectFactory代码如下：

/**
     * 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，要获得request对象需要先调用currentRequestAttributes()方法获得RequestAttributes对象，该方法的实现如下：

/**
     * 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对象的核心代码在类RequestContextHolder中，其中相关代码如下（省略了该类中的无关代码）：

public abstract class RequestContextHolder {
    
        public static RequestAttributes currentRequestAttributes() throws IllegalStateException {
            RequestAttributes attributes = getRequestAttributes();
            // 此处省略不相关逻辑…………
            return attributes;
        }
    
        public static RequestAttributes getRequestAttributes() {
            RequestAttributes attributes = requestAttributesHolder.get();
            if (attributes == null) {
                attributes = inheritableRequestAttributesHolder.get();
            }
            return attributes;
        }
    
        private static final ThreadLocal<RequestAttributes> requestAttributesHolder =
                new NamedThreadLocal<RequestAttributes>("Request attributes");
        private static final ThreadLocal<RequestAttributes> inheritableRequestAttributesHolder =
                new NamedInheritableThreadLocal<RequestAttributes>("Request context");
    
    }

通过这段代码可以看出，生成的RequestAttributes对象是线程局部变量（ThreadLocal），因此request对象也是线程局部变量；这就保证了request对象的线程安全性。

## 优缺点 ##

该方法的主要优点：

1)      注入不局限于Controller中：在方法1中，只能在Controller中加入request参数。而对于方法2，不仅可以在Controller中注入，还可以在任何Bean中注入，包括Service、Repository及普通的Bean。

2)      注入的对象不限于request：除了注入request对象，该方法还可以注入其他scope为request或session的对象，如response对象、session对象等；并保证线程安全。

3)      减少代码冗余：只需要在需要request对象的Bean中注入request对象，便可以在该Bean的各个方法中使用，与方法1相比大大减少了代码冗余。

但是，该方法也会存在代码冗余。考虑这样的场景：web系统中有很多controller，每个controller中都会使用request对象（这种场景实际上非常频繁），这时就需要写很多次注入request的代码；如果还需要注入response，代码就更繁琐了。下面说明自动注入方法的改进方法，并分析其线程安全性及优缺点。

# 方法3：基类中自动注入 #

## 代码示例 ##

与方法2相比，将注入部分代码放入到了基类中。

基类代码：

public class BaseController {
        @Autowired
        protected HttpServletRequest request;     
    }

Controller代码如下；这里列举了BaseController的两个派生类，由于此时测试代码会有所不同，因此服务端测试代码没有省略；客户端也需要进行相应的修改（同时向2个url发送大量并发请求）。

@Controller
    public class TestController extends BaseController {
        // 存储已有参数，用于判断参数value是否重复，从而判断线程是否安全
        public static Set<String> set = new ConcurrentSkipListSet<>();
        @RequestMapping("/test")
        public void test() throws InterruptedException {
            String value = request.getParameter("key");
            // 判断线程安全
            if (set.contains(value)) {
                System.out.println(value + "\t重复出现，request并发不安全！");
            } else {
                System.out.println(value);
                set.add(value);
            }
            // 模拟程序执行了一段时间
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
    
    @Controller
    public class Test2Controller extends BaseController {
        @RequestMapping("/test2")
        public void test2() throws InterruptedException {
            String value = request.getParameter("key");
            // 判断线程安全（与TestController使用一个set进行判断）
            if (TestController.set.contains(value)) {
                System.out.println(value + "\t重复出现，request并发不安全！");
            } else {
                System.out.println(value);
                TestController.set.add(value);
            }
            // 模拟程序执行了一段时间
            Thread.sleep(1000);
        }
    }

## 线程安全性 ##

测试结果：线程安全

分析：在理解了方法2的线程安全性的基础上，很容易理解方法3是线程安全的：当创建不同的派生类对象时，基类中的域（这里是注入的request）在不同的派生类对象中会占据不同的内存空间，也就是说将注入request的代码放在基类中对线程安全性没有任何影响；测试结果也证明了这一点。

## 优缺点 ##

与方法2相比，避免了在不同的Controller中重复注入request；但是考虑到java只允许继承一个基类，所以如果Controller需要继承其他类时，该方法便不再好用。无论是方法2和方法3，都只能在Bean中注入request；如果其他方法（如工具类中static方法）需要使用request对象，则需要在调用这些方法时将request参数传递进去。下面介绍的方法4，则可以直接在诸如工具类中的static方法中使用request对象（当然在各种Bean中也可以使用）。

# 方法4：手动调用 #

## 代码示例 ##

@Controller
    public class TestController {
        @RequestMapping("/test")
        public void test() throws InterruptedException {
            HttpServletRequest request = ((ServletRequestAttributes) (RequestContextHolder.currentRequestAttributes())).getRequest();
            // 模拟程序执行了一段时间
            Thread.sleep(1000);
        }
    }

## 线程安全性 ##

测试结果：线程安全

分析：该方法与方法2（自动注入）类似，只不过方法2中通过自动注入实现，本方法通过手动方法调用实现。因此本方法也是线程安全的。

## 优缺点 ##

优点：可以在非Bean中直接获取。缺点：如果使用的地方较多，代码非常繁琐；因此可以与其他方法配合使用。

# 方法5：@ModelAttribute方法 #

## 代码示例 ##

下面这种方法及其变种（变种：将request和bindRequest放在子类中）在网上经常见到：

@Controller
    public class TestController {
        private HttpServletRequest request;
        @ModelAttribute
        public void bindRequest(HttpServletRequest request) {
            this.request = request;
        }
        @RequestMapping("/test")
        public void test() throws InterruptedException {
            // 模拟程序执行了一段时间
            Thread.sleep(1000);
        }
    }

## 线程安全性 ##

测试结果：线程不安全

分析：@ModelAttribute注解用在Controller中修饰方法时，其作用是Controller中的每个@RequestMapping方法执行前，该方法都会执行。因此在本例中，bindRequest()的作用是在test()执行前为request对象赋值。虽然bindRequest()中的参数request本身是线程安全的，但由于TestController是单例的，request作为TestController的一个域，无法保证线程安全。

# 总结 #

综上所述，Controller中加参数（方法1）、自动注入（方法2和方法3）、手动调用（方法4）都是线程安全的，都可以用来获取request对象。如果系统中request对象使用较少，则使用哪种方式均可；如果使用较多，建议使用自动注入（方法2 和方法3）来减少代码冗余。如果需要在非Bean中使用request对象，既可以在上层调用时通过参数传入，也可以直接在方法中通过手动调用（方法4）获得。此外，本文在讨论获取request对象的方法时，重点讨论该方法的线程安全性、代码的繁琐程度等；在实际的开发过程中，还必须考虑所在项目的规范、代码维护等问题。

[Link 1]: http://www.captainbed.net/haiyang
[1174710-20180409091521700-337800932.png]: /images/20220316/d8f02b437ecc49f8a3cb027a55587f78.png
[1174710-20180409091542645-773381003.png]: /images/20220316/ee6e90ec101148e1a78a3e138efa49c0.png
[1174710-20180409203629380-1931318072.png]: /images/20220316/07cb0d47782640b487a8329973e5f658.png