Spring学习_Spring_Bean的作用域

复习概念

什么是 Spring Bean

Bean 代指的就是那些被 IoC 容器所管理的对象。

我们需要告诉 IoC 容器帮助我们管理哪些对象，这个是通过配置元数据来定义的。配置元数据可以是 XML 文件、注解或者 Java 配置类。

Spring 中的 bean 的作用域有哪些

这个问题是面试题场景的一个问题，我们首先来看一下基本的一个回答。

Spring 中 Bean 的作用域通常有下面几种：

singleton : IoC 容器中只有唯一的 bean 实例。Spring 中的 bean 默认都是单例的，是对单例设计模式的应用。
prototype : 每次获取都会创建一个新的 bean 实例。也就是说，连续 getBean() 两次，得到的是不同的 Bean 实例。
request （仅 Web 应用可用）: 每一次 HTTP 请求都会产生一个新的 bean（请求 bean），该 bean 仅在当前 HTTP request 内有效。
session （仅 Web 应用可用） : 每一次来自新 session 的 HTTP 请求都会产生一个新的 bean（会话 bean），该 bean 仅在当前 HTTP session 内有效。
application/global-session （仅 Web 应用可用）：每个 Web 应用在启动时创建一个 Bean（应用 Bean），该 bean 仅在当前应用启动时间内有效。
websocket （仅 Web 应用可用）：每一次 WebSocket 会话产生一个新的 bean。

如何配置 bean 的作用域

xml 方式：

<bean id="..." class="..." scope="singleton"></bean>

注解方式：

@Bean
@Scope(value = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
public Person personPrototype() {
    return new Person();
}

具体怎么配置的看你实际使用，这里大概讲一下使用场景，通过不同场景下的使用示例对 Spring 中 Bean 的作用域有一个基本认知。

Singleton Bean（默认作用域）

场景: 在一个在线书店应用中，有一个库存管理服务负责跟踪所有书籍的库存。这个服务需要是单例的，因为它维护着整个应用中书籍库存的统一视图。

代码逻辑

import org.springframework.stereotype.Service;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

@Service
public class InventoryService {

    private final Map<String, Integer> bookInventory = new ConcurrentHashMap<>();

    public void addBook(String isbn, int quantity) {
        bookInventory.put(isbn, bookInventory.getOrDefault(isbn, 0) + quantity);
    }

    public boolean checkStock(String isbn) {
        return bookInventory.getOrDefault(isbn, 0) > 0;
    }

    // ... 其他与库存管理相关的方法 ...
}

这里，InventoryService 是一个singleton作用域的Bean，它在应用的整个生命周期内只会有一个实例。

所有对书籍库存的操作都通过这个单一实例进行，确保了库存数据的一致性。

Prototype作用域

场景: 在同一在线书店应用中，当用户想要购买书籍时，每个购物车都应该是独立的。因此，每个用户的购物车应该有其自己的状态。

代码逻辑

import org.springframework.context.annotation.Scope;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
@Scope("prototype")
public class ShoppingCart {

    private final Map<String, Integer> items = new HashMap<>();

    public void addItem(String isbn) {
        items.put(isbn, items.getOrDefault(isbn, 0) + 1);
    }

    public Map<String, Integer> getItems() {
        return items;
    }

    // ... 购物车的其他方法 ...
}

@Service
public class ShoppingService {

    @Autowired
    private ApplicationContext context;

    public ShoppingCart createNewShoppingCart() {
        return context.getBean(ShoppingCart.class);
    }
}

在这个场景中，ShoppingService 使用Spring的应用上下文来为每个用户创建一个新的ShoppingCart实例。

每次调用createNewShoppingCart方法时，都会返回一个全新的购物车实例，保证了用户之间购物车的隔离。

Request作用域

场景: 在一个新闻网站应用中，你需要跟踪每个HTTP请求的访问信息，例如用户的地理位置和设备类型，以便为他们提供定制化的新闻内容。

代码逻辑

import org.springframework.web.context.annotation.RequestScope;
import org.springframework.stereotype.Component;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

@Component
@RequestScope
public class UserContext {

    private final String location;
    private final String deviceType;

    public UserContext(HttpServletRequest request) {
        // 通过请求获取用户的位置和设备类型
        this.location = request.getHeader("Location");
        this.deviceType = request.getHeader("Device-Type");
    }

    public String getLocation() {
        return location;
    }

    public String getDeviceType() {
        return deviceType;
    }
}

@RestController
public class NewsController {

    @Autowired
    private UserContext userContext;

    @GetMapping("/news")
    public ResponseEntity<List<NewsItem>> getNews() {
        List<NewsItem> news = newsService.getNewsForLocation(userContext.getLocation());
        // 返回定制化的新闻内容
        return ResponseEntity.ok(news);
    }
}

在这个场景中，UserContext是一个request作用域的Bean，它为每个HTTP请求提供了一个新实例，

包含了请求特定的用户上下文信息，如位置和设备类型。

Session作用域

场景: 在一个在线考试平台上，每个用户的考试过程需要被追踪。用户可能会在考试中断后返回继续考试，所以考试状态需要在会话中保持。

代码逻辑

import org.springframework.web.context.annotation.SessionScope;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
@SessionScope
public class ExamSession {

    private Exam currentExam;
    private int currentQuestionIndex;

    // 考试会话的方法，例如开始考试、回答问题等
}

@Controller
public class ExamController {

    @Autowired
    private ExamSession examSession;

    @PostMapping("/exam/start")
    public String startExam() {
        examSession.startNewExam();
        return "exam_started";
    }

    @PostMapping("/exam/answer")
    public String answerQuestion(Answer answer) {
        examSession.answerQuestion(answer);
        return "answer_recorded";
    }
}

在这个场景中，ExamSession 是一个session作用域的Bean，它记录了用户的当前考试状态。每个用户会话都有自己的ExamSession实例。

Session vs Global-Session vs WebSocket

Session:
- 作用域: 限定在一个用户的HTTP会话中。
- 典型用例: 在用户登录到网站后，你可能需要跟踪该用户的特定状态（比如购物车、偏好设置等）。这种情况下，每个用户都有自己的会话，每个会话都有自己的Bean实例。
Global-Session:
- 作用域: 限定在Portlet环境的全局HTTP会话中。在Spring 5及之后的版本中已不再使用，因为Spring 5不再支持Portlet。
- 典型用例: 在Portlet环境中，多个Portlet可能需要共享全局会话数据。例如，用户的语言偏好可能需要跨多个Portlet保持一致。
WebSocket:
- 作用域: 绑定到WebSocket的会话中。
- 典型用例: 当用户通过WebSocket连接到你的服务器时，你可能需要为每个WebSocket会话保存状态，例如游戏中的玩家状态或聊天应用中的用户会话

Singleton vs Prototype

Singleton vs Prototype

Singleton:
- 描述: 在Spring IoC容器中只创建一个Bean实例。
- 典型用例: 大多数服务层和数据访问层的组件都是无状态的，可以被应用中的所有其他Bean共享。例如，数据库连接池、业务服务等。
Prototype:
- 描述: 每次请求时，Spring IoC容器都会创建一个新的Bean实例。
- 典型用例: 比如在一个应用中，你想要为每个文件上传创建一个新的处理器（FileUploadHandler）实例，以防不同用户上传的数据相互冲突。

两种作用域的使用主要取决于Bean的状态管理需求。

Singleton用于那些不需要维护状态信息的共享组件，而Prototype适用于每次使用都需要一个新状态的场景。

Singleton vs Prototype 对比两者的生命周期区别

单例Bean的生命周期：

实例化: 只有一个Bean实例被创建。
属性填充: 容器注入依赖的属性。
初始化: 如果Bean实现了InitializingBean接口或定义了自定义的初始化方法（如使用@PostConstruct注解或在XML配置中指定init-method），将会执行。
后处理: BeanPostProcessors在初始化前后执行。
使用: Bean现在可以被应用中的其他Bean使用。
销毁: 当容器关闭时，如果Bean实现了DisposableBean接口或定义了自定义的销毁方法（如使用@PreDestroy注解或在XML配置中指定destroy-method），将会执行。

多例Bean的生命周期：

实例化: 每次请求时都创建一个新的Bean实例。
属性填充: 容器注入依赖的属性。
初始化: 与单例Bean相同，如果有指定的初始化方法，将会执行。
后处理: 与单例Bean相同，BeanPostProcessors在初始化前后执行。
使用: Bean被客户端获取并使用。
销毁: 容器不会管理多例Bean的完整生命周期；销毁由客户端负责。

区别：

实例化频率:
- 单例: 只在Spring IoC容器创建时实例化一次。
- 多例: 每次请求时实例化。
依赖注入时机:
- 单例: 依赖项在容器创建单例Bean时注入。
- 多例: 依赖项在每次创建新实例时注入。
生命周期管理:
- 单例: 容器负责整个生命周期，包括销毁。
- 多例: 容器启动后，不再管理Bean的生命周期；Bean的销毁不由Spring容器管理，需要用户手动管理。
销毁回调:
- 单例: 容器关闭时，可以调用销毁方法。
- 多例: 容器不自动调用销毁方法，必须由获取Bean的客户端代码来处理。

在实际应用中，单例Bean通常用于无状态的服务，例如业务逻辑组件和数据访问对象。

而多例Bean则用于有明确状态的操作，这些状态不能共享给其他实例或线程，例如用户的会话或独立的任务处理器。

多例Bean 的销毁操作有兴趣可以了解一下： https://springdoc.cn/spring/core.html#beans-factory-scopes-prototype

为了让Spring容器释放由 prototype scopeBean 持有的资源，可以尝试使用自定义 Bean后处理器，它持有对需要清理的Bean的引用。

参考

框架 Spring家族

框架 Spring

框架 SpringBoot

Java体系—框架常用框架

框架 Mybatis

框架 SpringData JPA

企业开发框架

SpringSecurity

框架 MinIO

工具类框架

框架-Swagger

微服务&分布式

框架 SpringCloud

Dubbo 框架使用

Apollo配置使用

AI 框架

Spring AI

Spring学习_Spring_Bean的作用域

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Singleton Bean（默认作用域）

Prototype作用域

Request作用域

Session作用域

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框架 Spring

框架 SpringBoot

框架 Mybatis

框架 SpringData JPA

SpringSecurity

框架 MinIO

框架-Swagger

框架 SpringCloud

Dubbo 框架使用

Apollo配置使用

Spring AI

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Prototype作用域 ​

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Session作用域 ​

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Singleton Bean（默认作用域）

Prototype作用域

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