三、系统隔离术——基于Servlet 3实现请求隔离

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三、系统隔离术——基于Servlet 3实现请求隔离

1. 引言

在高并发场景下，系统面临着巨大的请求处理压力。为了确保系统能够在高负载情况下稳定运行并且保持良好的用户体验，必须采取有效的技术手段。特别是在像京东这样的大型电商平台中，商品详情页系统及相关的服务，如库存服务、图书相关服务、延保服务等，都需要处理大量的并发请求。传统的同步请求处理方式在这种情况下常常表现不佳，因此，引入异步处理技术成为了一个有效的解决方案。

1.1 实际场景

在大型商城网站的商品详情页系统中，用户在浏览商品信息时，页面会异步加载多种服务的数据，包括库存情况、图书推荐、延保信息等。这些服务的请求量在高峰期（如促销活动期间）会显著增加。传统的同步请求处理模式无法有效应对这些高并发的请求，可能导致页面加载缓慢甚至系统崩溃。因此，引入 Servlet 3 的异步处理模型成为了一种必要的解决方案。

1.1 如何判断项目是 Servlet 2.x 还是 Servlet 3.x

在 Spring Boot 项目中判断是否使用 Servlet 2.x 还是 Servlet 3.x 版本，

主要可以通过以下几种方法来进行确认：

1. 检查 Spring Boot 版本

Spring Boot 的版本会决定默认的 Servlet 容器版本，从而影响 Servlet 规范的版本。

• Spring Boot 1.x 默认使用 Servlet 3.1。
• Spring Boot 2.x 默认使用 Servlet 4.0。

可以通过查看

pom.xml

或

build.gradle

文件中的 Spring Boot 版本来判断。例如：

Maven:

<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId><version>2.5.4</version><!-- Example version --></dependency>

Gradle:

dependencies {
   
    implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web:2.5.4'}

1. 检查 Servlet API 版本

在 Spring Boot 项目中，我们可以通过查看

javax.servlet-api

的版本来判断 Servlet 规范的版本。

Maven:

<dependency><groupId>javax.servlet</groupId><artifactId>javax.servlet-api</artifactId><version>4.0.1</version><!-- Example for Servlet 4.0 --><scope>provided</scope></dependency>

Gradle*:

dependencies {
   
    providedCompile 'javax.servlet:javax.servlet-api:4.0.1'// Example for Servlet 4.0}

1. 查看嵌入式容器的版本

Spring Boot 默认使用嵌入式 Tomcat 作为 Servlet 容器，但也支持 Jetty 和 Undertow。可以检查 Tomcat 的版本来了解 Servlet 规范版本：

• Tomcat 9.x 支持 Servlet 4.0。
• Tomcat 8.x 支持 Servlet 3.1。

Maven:

<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId><!-- The version reflects the Tomcat version --></dependency>

Gradle:

dependencies {
   
    implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-tomcat'}

1. 检查项目中是否使用了 Servlet 3.x 特性

Servlet 3.x 引入了许多新特性，如异步处理和注解配置：

• 异步处理 (AsyncContext):@WebServlet(asyncSupported =true)publicclassAsyncServletextendsHttpServlet{ @OverrideprotectedvoiddoGet(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response)throwsServletException,IOException{ AsyncContext asyncContext = request.startAsync();// Asynchronous processing here}}
• 注解配置 (@WebServlet, @WebFilter, @WebListener):@WebServlet("/example")publicclassExampleServletextendsHttpServlet{ // Your code here}

1. 检查应用程序的依赖

在

pom.xml

或

build.gradle

中检查 Spring Boot Starter 依赖的版本，也可以帮助判断：

Maven:

<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId><!-- Check the version of this starter --></dependency>

Gradle:

dependencies {
   
    implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web'}

如果没有直接指定版本，

spring-boot-starter-web

的版本会继承自 Spring Boot 的父 POM。可以查看

spring-boot-dependencies

的 POM 文件来找到具体的版本映射。这样做的步骤如下：

1. 打开 Spring Boot 官方文档或查看 spring-boot-dependencies POM 文件。则可以在 Spring Boot 官方网站 或其 GitHub 仓库 中找到相关信息。
2. 确定 Spring Boot 的版本。例如，如果我们的项目使用的是 Spring Boot 2.5.4，则可以在 Spring Boot 的 版本页面 找到对应的 Servlet 容器版

2. Servlet 3 异步化的背景与需求

2.1 Servlet 2.x 的限制

在 Servlet 2.x 规范中，所有的请求处理过程都是同步进行的。

具体来说，Tomcat 处理请求的流程如下：

1. 接收请求：Tomcat 接收并解析 HTTP 请求，将其转化为 HttpServletRequest 对象。
2. 业务处理：将解析后的请求交给对应的 Servlet 进行业务逻辑处理。
3. 响应生成：业务处理完成后，使用 HttpServletResponse 对象生成响应并返回给客户端。

在这个过程中，每个请求都需要一个独立的线程来处理，所有操作必须在同一个线程中完成，这导致了线程资源的紧张和处理能力的瓶颈。

例如上图，Tomcat 6 在处理请求时需要在一个线程中完成所有的操作，这种处理方式在高并发情况下容易导致线程池的耗尽，影响系统的响应速度和处理能力。

2.2 Servlet 3 异步处理的优势

Servlet 3 引入了异步处理机制，允许请求的处理过程在多个线程中进行，从而提升了系统的并发处理能力。

具体优势包括：

1. 线程资源节省：主线程负责请求的解析和业务线程池的提交，业务处理则由异步线程池完成。这种方式使得主线程能够更高效地处理新的请求。
2. 提升系统吞吐量：由于请求处理的主要部分可以在后台线程中完成，系统能够处理更多的并发请求。
3. 响应时间优化：虽然异步化不会直接减少单个请求的响应时间，但通过减少线程阻塞，系统的整体响应能力得到提升。

3. 实现 Servlet 3 异步化

3.1 传统请求处理模型与 Servlet 3 异步化对比

在传统的请求处理模型中，所有请求处理操作都在一个线程中完成，包括请求解析、业务处理和响应生成。这种模型的主要问题在于，所有操作都在同一个线程内进行，限制了系统的并发处理能力。以 Tomcat 6 为例，它使用如下方式处理请求：

org.apache.catalina.connector.CoyoteAdapter#service
// Recycle the wrapper request and responseif(!comet){
   
    request.recycle();
    response.recycle();}else