Spring注入的成员变量HttpServletRequest是线程安全的吗？【享学Spring MVC】

2023-11-16 12:24:40

团队的问题就是你脱颖而出的机会，抱怨和埋怨团队就是打自己耳光，说自己无能，更是在放弃机会。

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前言

我们知道一个Http请求就是一个Request对象，Servlet规范中使用HttpServletRequest来表示一个Http请求。然而在Spring MVC中，官方并不建议你直接使用Servlet源生的API，如常见的HttpServletRequest/HttpServletResponse等，因为官方认为Servlet技术只是web的落地实现之一，它并不希望你使用具体API而和某项技术耦合，比如从Spring 5.0开始就出现了web的另一种实现方式：Reactive，它让Servlet技术从之前的必选项变成了可选项。

可即便如此，在日常开发中我们还是希望能得到表示一个请求的HttpServletRequest实例，Spring MVC也考虑到了这种诉求的“合理性”，所以获取起来其实也非常的方便。

正文

在讨论如题的疑问前，先简单的了解下Spring MVC有哪些方式可以得到一个HttpServletRequest，也就是每个请求都能对应一个HttpServletRequest。

得到HttpServletRequest的三种方式

粗略的统计一下，在Spring MVC中直接得到HttpServletRequest的方式有三种。

方式一：方法参数

在Controller的方法参数上写上HttpServletRequest，这样每次请求过来得到就是对应的HttpServletRequest喽。

@GetMapping("/test/request")
public Object testRequest(HttpServletRequest request) {
    System.out.println(request.getClass());
    return "success";
}

访问接口，控制台输出：该类属于Servlet自己的实现类，一切正常。

class org.apache.catalina.connector.RequestFacade

据我统计，使用这种方式获取每次请求对象实例是最多的，同时我认为它也是相对来说最为“低级”的一种方式。

想想你的Controller里有10个方法需要得到HttpServletRequest，20个？30个呢？会不会疯掉？

方式二：从RequestContextHolder上下文获取

注意：必须强转为ServletRequestAttributes才能获取到HttpServletRequest，毕竟它属于Servlet专用的API，需要专用的Attr来获取。

@GetMapping("/test/request")
public Object testRequest(HttpServletRequest request) {
	// 从请求上下文里获取Request对象
    ServletRequestAttributes requestAttributes = ServletRequestAttributes.class.cast(RequestContextHolder.getRequestAttributes());
    HttpServletRequest contextRequest = requestAttributes.getRequest();
    System.out.println(contextRequest.getClass());

    // 比较两个是否是同一个实例
    System.out.println(contextRequest == request);
    return "success";
}

请求接口，控制台输出：

class org.apache.catalina.connector.RequestFacade
true

需要注意的是，第二个输出的是true哦，证明从请求上下文里获取出来的是和方式一是同一个对象。

使用这种方式的唯一优点：在Service层，甚至Dao层需要HttpServletRequest对象的话比较方便，而不是通过方法参数传过来，更不优雅。

说明：虽然并不建议，甚至是禁止HttpServletRequest进入到Service甚至Dao层，但是万一有这种需求，请使用这种方式把而不要放在方法参数上传参了，很low的有木有。

它的缺点还是比较明显的：代码太长了，就为了获取个请求实例而已写这么多代码，有点小题大做了。况且若是10处要这个实例呢？岂不也要疯掉。当然你可以采用BaseController的方案试图缓解一下这个现象，形如这样：

public abstract class BaseController {

	public HttpServletRequest getRequest() {
		return ((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes()).getRequest();
	}
	public HttpServletResponse getResponse() {
		return ((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes()).getResponse();
	}
    public HttpSession getSession() {
		return ((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes()).getRequest().getSession();
	}

}

方式三：依赖注入@Autowired

这种方式是最为优雅的获取方式，也是本文将要讲述的重点。

@Autowired
HttpServletRequest requestAuto;

@GetMapping("/test/request")
public Object testRequest(HttpServletRequest request) {
    System.out.println(requestAuto.getClass());
    System.out.println(requestAuto == request);
    return "success";
}

访问接口，打印：

class com.sun.proxy.$Proxy70
false

有没有觉得很奇怪：@Autowired注入进来的竟然是个JDK动态代理对象，当然这确是它保证线程安全的关键点之一。

使用这种方式获取HttpServletRequest为最优雅方式，推荐使用，这样你有再多方法需要都不用怕了，书写一次即可。
当然喽，用这种方式的选手少之又少，原因很简单：Controller是单例的，多疑成员属性线程不安全，会有线程安全问题。对自己掌握的知识不自信，从而导致不敢使用这是最直接的原因。

方式四：使用@ModelAttribute（错误方式）

这里特别演示一种错误方式：使用@ModelAttribute来获取HttpServletRequest实例，形如这样：

private HttpServletRequest request; 
@ModelAttribute
public void bindRequest(HttpServletRequest request) {
    this.request = request; 
}

请注意：这么做是100%不行的，因为线程不安全。虽然每次请求进来都会执行一次bindRequest()方法得到一个新的request实例，但是**成员属性request**它是所有线程共享的，所以这么做是绝对线程不安全的，请各位小伙伴注意喽。

依赖注入@Autowired方式是线程安全的吗？

作为一个有技术敏感性的程序员，你理应提出这样的质疑：

  • Spring MVC中的@Controller默认是单例的，其成员变量是在初始化时候就赋值完成了，就不会再变了
  • 而对于每一次请求，HttpServletRequest理应都是不一样的，否则不就串了吗

既然不可能在每次请求的时候给成员变量重新赋值（即便是这样也无法保证线程安全呀），那么到底什么什么原因使得这种方式靠谱呢？这一切的谜底都在它是个JDK动态代理对象上。

@Autowired与代理对象

这里其实设计到Spring依赖注入的原理解读，但很显然此处不会展开（有兴趣的朋友可出门左拐，我博客有不少相关文章），直接通过现象反推到结论：所有的@Autowired进来的JDK动态代理对象的InvocationHandler处理器均为AutowireUtils.ObjectFactoryDelegatingInvocationHandler。

AutowireUtils：
	
	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 {
			String methodName = method.getName();
			if (methodName.equals("equals")) {
				return (proxy == args[0]);
			} else if (methodName.equals("hashCode")) {
				return System.identityHashCode(proxy);
			} else if (methodName.equals("toString")) {
				return this.objectFactory.toString();
			}
		
			// 执行目标方法。注意：目标实例对象是objectFactory.getObject()
			try {
				return method.invoke(this.objectFactory.getObject(), args);
			} catch (InvocationTargetException ex) {
				throw ex.getTargetException();
			}
		}
	}

该InvocationHandler处理器实现其实很“简陋”，最关键的点在于：最终invoke调用的实例是来自于objectFactory.getObject()，而这里使用的ObjectFactory是：WebApplicationContextUtils.RequestObjectFactory。

RequestObjectFactory

至于为何使用的是这个Factory来处理，请参考web容器初始化时的这块代码：

WebApplicationContextUtils：

	public static void registerWebApplicationScopes(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory, @Nullable ServletContext sc) {
		
		// web容器下新增支持了三种scope
		// 非web容器（默认）只有单例和多例两种嘛
		beanFactory.registerScope(WebApplicationContext.SCOPE_REQUEST, new RequestScope());
		beanFactory.registerScope(WebApplicationContext.SCOPE_SESSION, new SessionScope());
		if (sc != null) {
			ServletContextScope appScope = new ServletContextScope(sc);
			beanFactory.registerScope(WebApplicationContext.SCOPE_APPLICATION, appScope);
			sc.setAttribute(ServletContextScope.class.getName(), appScope);


			// ==================依赖注入=================
			// 这里决定了，若你依赖注入ServletRequest的话，就使用RequestObjectFactory来处理你
			beanFactory.registerResolvableDependency(ServletRequest.class, new RequestObjectFactory());
			beanFactory.registerResolvableDependency(ServletResponse.class, new ResponseObjectFactory());
			beanFactory.registerResolvableDependency(HttpSession.class, new SessionObjectFactory());
			beanFactory.registerResolvableDependency(WebRequest.class, new WebRequestObjectFactory());
		}

	}

RequestObjectFactory自己的代码非常非常简单：

WebApplicationContextUtils：

	private static class RequestObjectFactory implements ObjectFactory<ServletRequest>, Serializable {
		// 从当前请求上下文里找到Request对象
		@Override
		public ServletRequest getObject() {
			return currentRequestAttributes().getRequest();
		}
		...
	}

	// 从当前请求上下文：RequestContextHolder里找到请求属性，进而就可以拿到请求对象、响应对象等等了
	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;
	}

到这个节点可以知道，关键点就在于：RequestContextHolder.currentRequestAttributes()的值哪儿来的，或者说是什么时候放进去的，放了什么进去？

Spring何时把Request信息放进RequestContextHolder？

首先必须清楚：RequestContextHolder它代表着请求上下文，内部使用ThreadLocal来维护着，用于在线程间传递RequestAttributes数据。

// 它是个工具类：用抽象类表示而已  所有方法均静态
public abstract class RequestContextHolder {

	private static final ThreadLocal<RequestAttributes> requestAttributesHolder = new NamedThreadLocal<>("Request attributes");
	private static final ThreadLocal<RequestAttributes> inheritableRequestAttributesHolder = new NamedInheritableThreadLocal<>("Request context");
	... // 省略set、get、reset等方法	
}

说明：关于ThreadLocal的使用，以及误区什么的，请务必参阅此文：ThreadLocal能解决线程安全问题？胡扯！本文教你正确的使用姿势

需要说明的是：Spring此处使用了InheritableThreadLocal用于传递，所以即使你在子线程里也是可以通过上下文RequestContextHolder获取到RequestAttributes数据的。

要想找到何时向RequestContextHolder里放值的，仅需知道何时调用的set方法便可（它有两个set方法，其中一个set方法仅在RequestContextListener里被调用，可忽略）：

Spring注入的成员变量HttpServletRequest是线程安全的吗？【享学Spring MVC】

RequestContextFilter

该过滤器RequestContextFilter主要是用于第三方serlvet比如JSF FacesServlet。在Spring自己的Web应用中，如果一个请求最终被DispatcherServlet处理，它自己完成请求上下文的维护（比如对RequestContextHolder的维护）。

但是，并不是所有的请求都最终会被DispatcherServlet处理，比如匿名用户访问一个登录用户才能访问的资源，此时请求只会被安全过滤器（如TokenFilter）处理，而不会到达DispatcherServlet，在这种情况下，该过滤器RequestContextFilter就起了担当了相应的职责。

RequestContextFilter负责LocaleContextHolder和RequestContextHolder，而在过滤器内部很轻松的可以拿到HttpServletRequest，所以在不继承第三方Servlet技术的情况下，此Filter几乎用不着~

FrameworkServlet

“排除”上面一种设置的机会，只剩下FrameworkServlet了。它的initContextHolders()方法和resetContextHolders()方法均会维护请求上下文：

FrameworkServlet：

	// 处理请求的方法
	protected final void processRequest(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
		...
		ServletRequestAttributes requestAttributes = buildRequestAttributes(request, response, previousAttributes);
		...
		initContextHolders(request, localeContext, requestAttributes);
		try {
			// 抽象方法：交给DispatcherServlet去实现
			doService(request, response);
		} catch { 
			...
		} finally {
			resetContextHolders(request, previousLocaleContext, previousAttributes);
			...
		}
	}

	private void initContextHolders(...) {
		...
		RequestContextHolder.setRequestAttributes(requestAttributes, this.threadContextInheritable);
	}

说明：initContextHolders的另外一处调用处在RequestBindingInterceptor里，在Async异步支持时用于绑定的，略。

由此可见，只要请求交给了FrameworkServlet处理，那么请求上下文里就必然有Request/Response等实例，并且是和每个请求线程绑定的（独享）。而我们绝大多数情况下都是在Controller或者后续流程中希望得到HttpServletRequest，那时请求上下文就已经把其和当先线程绑定好啦~

依赖注入【确定安全】流程总结

经过这一波分析，通过@Autowired方式依赖注入得到HttpServletRequest是线程安全的结论是显而易见的了：通过JDK动态代理，每次方法调用实际调用的是实际请求对象HttpServletRequest。先对它的关键流程步骤总结如下：

  1. 在Spring解析HttpServletRequest类型的@Autowired依赖注入时，实际注入的是个JDK动态代理对象
  2. 该代理对象的处理器是：ObjectFactoryDelegatingInvocationHandler，内部实际实例由ObjectFactory动态提供，数据由RequestContextHolder请求上下文提供，请求上下文的数据在请求达到时被赋值，参照下面步骤
  3. 该ObjectFactory是一个RequestObjectFactory（这是由web上下文初始化时决定的）
  4. 请求进入时，单反只要经过了FrameworkServlet处理，便会在处理时（调用Controller目标方法前）把Request相关对象设置到RequestContextHolder的ThreadLocal中去
  5. 这样便完成了：调用Controller目标方法前完成了Request对象和线程的绑定，所以在目标方法里，自然就可以通过当前线程把它拿出来喽，这一切都拜托的是ThreadLocal去完成的~

值得注意的是：若有不经过FrameworkServlet的请求（比如被过滤器过滤了，Spring MVC拦截器不行的哦它还是会经过FrameworkServlet处理的），但却又想这么使用，那么请主动配置RequestContextFilter这个过滤器来达到目的吧。

总结

该文讲述的内容虽然并不难，但我认为还是比较“时髦”的，相信能给到很多人予以帮助，那就足够了。

最后提示一小点：有人留言我说可以使用RequestContextListener这个监听器，它也能给RequestContext赋值完成绑定。答案是可以的，因为它是一个源生的Servlet请求监听器：javax.servlet.ServletRequestListener可以监听到每个请求，RequestContextListener是Spring给出的监听器实现，因此只要你在xml里配置上它/or @Bean的方式也是可行的，只是上面已经说了，绝大部分情况下并不需自己麻烦自己的这么做。

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