解读Spring Bean的作用域

Java
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2023-06-08
java面试重要知识点复习大纲和一些值得看的面试题
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  • 目前Spring Bean的作用域或者说范围主要有五种
  • （1）被声明为singleton的bean
  • （2）被声明为prototype的bean
  • （3）使用注解定义 bean 的作用域
  • （4）请求作用域
  • （5）会话作用域
  • （6）全局作用域
  • （7）自定义作用域

在Spring中，bean作用域用于确定哪种类型的bean实例应该从Spring容器中返回给调用者。

目前Spring Bean的作用域或者说范围主要有五种

作用域

描述

singleton

在spring IoC容器仅存在一个Bean实例，Bean以单例方式存在，bean作用域范围的默认值。

prototype

每次从容器中调用Bean时，都返回一个新的实例，即每次调用getBean()时，相当于执行newXxxBean()。

request

每次HTTP请求都会创建一个新的Bean，该作用域仅适用于web的Spring WebApplicationContext环境。

session

同一个HTTP Session共享一个Bean，不同Session使用不同的Bean。该作用域仅适用于web的Spring WebApplicationContext环境。

application

限定一个Bean的作用域为ServletContext的生命周期。该作用域仅适用于web的Spring WebApplicationContext环境。

（1）被声明为singleton的bean

如果bean的作用域的属性被声明为singleton，那么Spring Ioc容器只会创建一个共享的bean实例。对于所有的bean请求，只要id与该bean定义的相匹配，那么Spring在每次需要时都返回同一个bean实例。

Singleton是单例类型，就是在创建起容器时就同时自动创建了一个bean的对象，不管你是否使用，他都存在了，每次获取到的对象都是同一个对象。注意，singleton作用域是Spring中的缺省作用域。你可以在 bean 的配置文件中设置作用域的属性为 singleton，如下所示：

<!-- A bean definition with singleton scope -->
<bean id="..." class="..." scope="singleton">
    <!-- collaborators and configuration for this bean go here -->
</bean>

单例的例子

1.首先创建一个bean。

package com.spring.demo;
public class  SingletonBean{
   private String message;
   public void setMessage(String message){
      this.message  = message;
   }
   public void getMessage(){
      System.out.println("Your Message : " + message);
   }
}

2.在Spring的配置文件中配置该bean。

<?xml version=".0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="
        http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
 
    <bean id="SingletonBean" class="com.spring.demo.SingletonBean" scope="singleton"></bean>
    <!-- 或者 -->
    <!--  <bean id="SingletonBean" class="com.spring.demo.SingletonBean" ></bean> -->
</beans>

测试该Bean是否为单例的。

package com.spring.demo;
 
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
import org.junit.Test;
 
public class TestBean {
 
    @Test
    public void textUser()
    {
        //.获取spring文件
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("Bean.xml");
        //.由配置文件返回对象
        SingletonBean singletonBeanA = (SingletonBean)context.getBean("SingletonBean");
        singletonBeanA.setMessage("I'm object A");
        singletonBeanA.getMessage();
        SingletonBean singletonBeanB = (SingletonBean)context.getBean("SingletonBean");
        singletonBeanB.getMessage();
    }
}

运行结果：

由于SingletonBean是单例的作用域，创建两个SingletonBean对象，第二个对象获取SingletonBean对象中的消息值得时候即使是由一个新的getBean()方法来获取，也可以不用设置对象中消息的值就可以直接获取SingletonBean中的消息，因为这时的消息已经由第一个对象初始化了。

在单例中，每个Spring IoC容器只有一个实例，无论创建多少个对象，调用多少次getMessafe( )方法获取它，它总是返回同一个实例。 

（2）被声明为prototype的bean

当一个bean的作用域为prototype，表示一个bean定义对应多个对象实例。

声明为prototype作用域的bean会导致在每次对该bean请求（将其注入到另一个bean中，或者以程序的方式调用容器的getBean()方法）时都会创建一个新的bean实例。

prototype是原型类型，它在我们创建容器的时候并没有实例化，而是当我们获取bean的时候才会去创建一个对象，而且我们每次获取到的对象都不是同一个对象。

根据经验，对有状态的bean应该使用prototype作用域，而对无状态的bean则应该使用singleton作用域。

prototype的例子。

还是上面的代码。其他代码不变，把Bean.xml文件中bean的作用域由singleton改为prototype。

<?xml version=".0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="
        http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
 
    <bean id="SingletonBean" class="com.spring.demo.SingletonBean" scope="prototype"></bean>
   
</beans>

执行代码，程序的执行结果为：

从图上可以看出在SingletonBeanA中设置的参数值在SingletonBeanB就获取不到了，说明这两个对象现在返回的就不是同一个对象实例。

（3）使用注解定义 bean 的作用域

除了在Bean.xml文件中定义bean的作用域之外，还可以使用注解来定义 bean 的作用域。

1.在Bean中加上注解。

package com.spring.demo;
 
import org.springframework.context.annotation.Scope;;
import org.springframework.stereotype.Component;
 
@Component("SingletonBean")
@Scope("prototype")
public class SingletonBean {
    private String message;
    public void setMessage(String message){
        this.message  = message;
    }
    public void getMessage(){
        System.out.println("Your Message : " + message);
    }
}
  • @Component("SingletonBean")注解是告诉Spring这是一个bean。
  • @Scope("prototype")注解是告诉Spring该bean的作用域是prototype。

2.bean.xml文件修改一下。

<?xml version=".0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
	http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-.2.xsd
	http://www.springframework.org/schema/context
	http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-.2.xsd">
   
    <context:component-scan base-package="com.spring.demo" />
 
</beans>

<context:component-scan base-package="com.spring.demo" />就是扫描com.spring.demo包中的所有类的注解。

测试代码不用变，运行测试。

和在bean.xml中直接定义bean和其作用域是一样的效果。其他作用域也可以使用注解方式声明bean的作用域。

request,session和application这三个作用域都是基于web的Spring WebApplicationContext实现的，只有在web环境下（比如XmlWebApplicationContext）中才能使用。 如果开发者仅仅在常规的Spring IoC容器中比如ClassPathXmlApplicationContext在中使用这些作用域，那么将会抛出一个IllegalStateException来说明使用了未知的作用域。

也就是当用户使用Spring的WebApplicationContext时，除了使用常规的singleton和prototype作用域之外，还可以使用另外3种Bean的作用域，即request,session和application。

在使用Web应用环境相关的Bean作用域时，必须在Web容器中进行一些额外的配置：

1.如果开发者使用了Spring Web MVC框架的话，每一个请求都会通过Spring的DispatcherServlet来处理，也就没有其他特殊的初始化配置，就不需要配置了。DispatcherServlet已经包含了相关的状态。

2.如果开发者使用的是低版本Web容器比如Servlet 2.5的web容器，请求不是通过Spring的DispatcherServlet（比如JSF或者Struts）来处理的。那么开发者需要注册org.springframework.web.context.request.RequestContextListener或者ServletRequestListener。可以在web.xml中增加如下的Listener声明： 

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

ServletContextListener只负责监听web容器启动和关闭的事件，而RequestContextListener实现了ServletRequestListener监听器接口，该监听器监听http请求事件。Web服务器接收到的每一次请求都会通知该监听器。 

而在Servlet 3.0以后，这些都能够通过WebApplicationInitializer接口来实现配置。

3.如果不使用Listener，也可以考虑使用Spring的RequestContextFilter，通过http过滤器进行配置，在url-pattern中对所有的页面进行过滤。也是在web.xml中进行配置。

<web-app>
    ...
    <filter>
        <filter-name>requestContextFilter</filter-name>
        <filter-class>org.springframework.web.filter.RequestContextFilter</filter-class>
    </filter>
    <filter-mapping>
        <filter-name>requestContextFilter</filter-name>
        <url-pattern>/*</url-pattern>
    </filter-mapping>
    ...
</web-app>

配置完这些额外的配置之后，就可以使用另外的3种bean的作用域了。 

（4）请求作用域

请求作用域参考如下的Bean定义

<bean id="loginAction" class="com.foo.LoginAction" scope="request"/>

Spring容器会在每次用到loginAction来处理每个HTTP请求的时候都会创建一个新的LoginAction实例。也就是说，loginActionBean的作用域是HTTP Request级别的。 

当http请求调用作用域为request的bean的时候，每增加一个HTTP请求，Spring就会创建一个新的bean，在请求处理完成之后便及时销毁这个bean。

开发者可以随意改变实例的状态，因为通过loginAction请求来创建的其他实例根本看不到开发者改变的实例状态，所有创建的Bean实例都是根据独立的请求来的。

（5）会话作用域

会话作用域参考如下的Bean定义

<bean id="userPreferences" class="com.foo.UserPreferences" scope="session"/>

Spring容器会在每次调用到userPreferences时，在一个单独的HTTP会话周期来创建一个新的UserPreferences实例。换言之，userPreferencesBean的作用域是HTTP Session级别的。

Session中所有http请求共享同一个请求的bean实例。Session结束后就销毁bean。 在request-scoped作用域的Bean上，开发者可以随意的更改实例的状态。同样，使用从同一个userPreferences bean定义创建的其他HTTP Session实例在看不到不是自己的内部状态的修改，因为他们是单个的HTTP会话。

每个Session请求都会创建新的userPreferences实例，所以开发者更改一个Bean的状态，对于其他的Bean仍然是不可见的。

（6）全局作用域

全局作用域参考如下的Bean定义

<bean id="appPreferences" class="com.foo.AppPreferences" scope="application"/>

Spring容器会在整个web应用范围使用到appPreferences的时候创建一个新的AppPreferences的实例。也就是说，appPreferencesBean是在ServletContext级别的，作为常规的ServletContext属性。这种作用域在一些程度上来说和Spring的单例作用域相似，但是也有如下不同之处：

1.application作用域是每个ServletContext中包含一个，而不是每个SpringApplicationContext之中包含一个（某些应用中可能包含不止一个ApplicationContext）。

2.application作用域仅仅作为ServletContext的属性可见，单例Bean是ApplicationContext可见。

接下来再来简单的学习下在Spring当中如何自定义作用域：

在Spring 2.0中，Spring的Bean作用域机制是可以扩展的，这意味着，你不仅可以使用Spring提供的预定义Bean作用域，还可以定义自己的作用域，甚至重新定义现有的作用域（不提倡这么做，而且你不能覆盖内置的singleton和prototype作用域）

（7）自定义作用域

除了使用Spring已经定义好的作用域之外，还可以自定义bean的作用域。

要底线自定义作用域

1.首先需要实现自定义Scope类。

首先要先实现org.springframework.beans.factory.config.Scope这个接口，要将自定义scope集成到Spring容器当中就必须要实现这个接口。接口中有两个常用的方法，分别用于底层存储机制获取和删除这个对象。

2.在实现一个或多个自定义Scope并测试通过之后，接下来便是如何让Spring容器来识别新的作用域。registerScope方法就是在Spring容器中用来注册新的作用域。

void registerScope(String scopeName, Scope scope);

其中：第一个参数是与作用域相关的全局唯一的名称，第二个参数是准备实现的作用域的实例，就是实现Scope接口的实例。

比如实现Scope接口的类为SimpleThreadScope，要实现的自定义的bean的作用域的名称为“thread”,那就可以这么写。

Scope threadScope = new SimpleThreadScope();
beanFactory.registerScope("thread", threadScope);

3.在实现和注册自定义的scope类之后，就可以通过如下类似的Bean定义来使用自定义的Scope:

<bean id="..." class="..." scope="thread">

另外，在自定义的Scope中，开发者也不限于仅仅通过编程方式来实现自定义的bean的作用域，也可以在Spring的配置文件中配置和使用自定义作用域和，比如配置CustomScopeConfigurer实例实现自定义的作用域，声明作用域名称为“thread”，就可以在xml文件中做如下类似的定义。

<?xml version=".0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w.org/2001/XMLSchema-instance"
    xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
        http://www.springframework.org/schema/aop
        http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd">
 
    <bean class="org.springframework.beans.factory.config.CustomScopeConfigurer">
        <property name="scopes">
            <map>
                <entry key="thread">
                    <bean class="org.springframework.context.support.SimpleThreadScope"/>
                </entry>
            </map>
        </property>
    </bean>
 
    <bean id="bar" class="x.y.Bar" scope="thread">
        <property name="name" value="Rick"/>
        <aop:scoped-proxy/>
    </bean>
 
    <bean id="foo" class="x.y.Foo">
        <property name="bar" ref="bar"/>
    </bean>
 
</beans>
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