Spring中如何获取request的方法汇总及其线程安全性分析

前言

本文将介绍在spring mvc开发的web系统中，获取request对象的几种方法，并讨论其线程安全性。下面话不多说了，来一起看看详细的介绍吧。

概述

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。

这里还有一个问题需要注意：前面所说的“在处理请求时”使用request对象，究竟是在哪里使用呢？考虑到获取request对象的方法有微小的不同，大体可以分为两类：

1)      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。为了方便说明，后文中spring中的bean一律简称为bean。

2)      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。

此外，本文讨论是围绕代表请求的request对象展开的，但所用方法同样适用于response对象、inputstream/reader、outputstream/ writer等；其中inputstream/reader可以读取请求中的数据，outputstream/ writer可以向响应写入数据。

最后，获取request对象的方法与spring及mvc的版本也有关系；本文基于spring4进行讨论，且所做的实验都是使用4.1.1版本。

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 hashset<>();
 @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);
 }
}

如果request对象线程安全，服务器中打印结果如下所示：

如果存在线程安全问题，服务器中打印结果可能如下所示：

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：

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 hashset<>();
 @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。

好了，以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对的支持。

参考文献

• 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://*.com/questions/10541934/spring-aop-and-aspect-thread-safety-for-an-autowired-httpservletrequest-bean
• https://*.com/questions/22674044/inject-httpservletrequest-into-controller
• https://*.com/questions/3320674/spring-how-do-i-inject-an-httpservletrequest-into-a-request-scoped-bean
• https://*.com/questions/8504258/spring-3-mvc-accessing-httprequest-from-controller