Spring系列第6篇：bean作用域scope详解-Java充电社【公众号：Java充电社】

## 本文内容

1. 详细介绍5中bean的sope及使用注意点
2. 自定义作用域的实现

应用中，有时候我们需要一个对象在整个应用中只有一个，有些对象希望每次使用的时候都重新创建一个，spring对我们这种需求也提供了支持，在spring中这个叫做bean的作用域，xml中定义bean的时候，可以通过scope属性指定bean的作用域，如：

```xml
<bean id="" class="" scope="作用域" /> 
```

spring容器中scope常见的有5种，下面我们分别来介绍一下。

## singleton

当scope的值设置为singleton的时候，整个spring容器中只会存在一个bean实例，通过容器多次查找bean的时候（调用BeanFactory的getBean方法或者bean之间注入依赖的bean对象的时候），返回的都是同一个bean对象，singleton是scope的默认值，所以spring容器中默认创建的bean对象是单例的，通常spring容器在启动的时候，会将scope为singleton的bean创建好放在容器中（有个特殊的情况，当bean的lazy被设置为true的时候，表示懒加载，那么使用的时候才会创建），用的时候直接返回。

### 案例

#### bean xml配置

```xml

<bean id="singletonBean" class="com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel" scope="singleton">
    <constructor-arg index="0" value="singleton"/>
</bean>
```

#### BeanScopeModel代码

```java
package com.javacode2018.lesson001.demo4;

public class BeanScopeModel {
    public BeanScopeModel(String beanScope) {
        System.out.println(String.format("create BeanScopeModel,{sope=%s},{this=%s}", beanScope, this));
    }
}
```

上面构造方法中输出了一段文字，一会我们可以根据输出来看一下这个bean什么时候创建的，是从容器中获取bean的时候创建的还是容器启动的时候创建的。

#### 测试用例

```java
package com.javacode2018.lesson001.demo4;

import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

/**
 * 公众号：路人甲Java，工作10年的前阿里P7分享Java、算法、数据库方面的技术干货！坚信用技术改变命运，让家人过上更体面的生活!
 * <p>
 * bean作用域
 */
public class ScopeTest {

ClassPathXmlApplicationContext context;

@Before
    public void before() {
        System.out.println("spring容器准备启动.....");
        //1.bean配置文件位置
        String beanXml = "classpath:/com/javacode2018/lesson001/demo4/beans.xml";
        //2.创建ClassPathXmlApplicationContext容器，给容器指定需要加载的bean配置文件
        this.context = new ClassPathXmlApplicationContext(beanXml);
        System.out.println("spring容器启动完毕！");
    }

/**
     * 单例bean
     */
    @Test
    public void singletonBean() {
        System.out.println("---------单例bean，每次获取的bean实例都一样---------");
        System.out.println(context.getBean("singletonBean"));
        System.out.println(context.getBean("singletonBean"));
        System.out.println(context.getBean("singletonBean"));
    }

}
```

上面代码中before方法上面有@Before注解，这个是junit提供的功能，这个方法会在所有@Test标注的方法之前之前运行，before方法中我们对容器进行初始化，并且在容器初始化前后输出了一段文字。

上面代码中，singletonBean方法中，3次获取singletonBean对应的bean。

#### 运行测试用例

```
spring容器准备启动.....
create BeanScopeModel,{sope=singleton},{this=com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel@e874448}
spring容器启动完毕！
---------单例bean，每次获取的bean实例都一样---------
com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel@e874448
com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel@e874448
com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel@e874448
```

#### 结论

从输出中得到2个结论

- 前3行的输出可以看出，BeanScopeModel的构造方法是在容器启动过程中调用的，说明这个bean实例在容器启动过程中就创建好了，放在容器中缓存着
- 最后3行输出的是一样的，说明返回的是同一个bean对象

### 单例bean使用注意

**单例bean是整个应用共享的，所以需要考虑到线程安全问题，之前在玩springmvc的时候，springmvc中controller默认是单例的，有些开发者在controller中创建了一些变量，那么这些变量实际上就变成共享的了，controller可能会被很多线程同时访问，这些线程并发去修改controller中的共享变量，可能会出现数据错乱的问题；所以使用的时候需要特别注意。**

## prototype

如果scope被设置为prototype类型的了，表示这个bean是多例的，通过容器每次获取的bean都是不同的实例，每次获取都会重新创建一个bean实例对象。

### 案例

#### bean xml配置

```xml

<bean id="prototypeBean" class="com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel" scope="prototype">
    <constructor-arg index="0" value="prototype"/>
</bean>
```

#### 新增一个测试用例

ScopeTest中新增一个方法

```java
/**
 * 多例bean
 */
@Test
public void prototypeBean() {
    System.out.println("---------单例bean，每次获取的bean实例都一样---------");
    System.out.println(context.getBean("prototypeBean"));
    System.out.println(context.getBean("prototypeBean"));
    System.out.println(context.getBean("prototypeBean"));
}
```

#### 运行测试用例

```java
spring容器准备启动.....
spring容器启动完毕！
---------单例bean，每次获取的bean实例都一样---------
create BeanScopeModel,{sope=prototype},{this=com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel@289d1c02}
com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel@289d1c02
create BeanScopeModel,{sope=prototype},{this=com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel@22eeefeb}
com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel@22eeefeb
create BeanScopeModel,{sope=prototype},{this=com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel@17d0685f}
com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel@17d0685f
```

#### 结论

输出中可以看出，容器启动过程中并没有去创建BeanScopeModel对象，3次获取prototypeBean得到的都是不同的实例，每次获取的时候才会去调用构造方法创建bean实例。

### 多例bean使用注意

**多例bean每次获取的时候都会重新创建，如果这个bean比较复杂，创建时间比较长，会影响系统的性能，这个地方需要注意。**

**下面要介绍的3个：request、session、application都是在spring web容器环境中才会有的。**

## request

当一个bean的作用域为request，表示在一次http请求中，一个bean对应一个实例；对每个http请求都会创建一个bean实例，request结束的时候，这个bean也就结束了，request作用域用在spring容器的web环境中，这个以后讲springmvc的时候会说，spring中有个web容器接口WebApplicationContext，这个里面对request作用域提供了支持，配置方式：

```xml
<bean id="" class="" scope="request" />
```

## session

这个和request类似，也是用在web环境中，session级别共享的bean，每个会话会对应一个bean实例，不同的session对应不同的bean实例，springmvc中我们再细说。

```xml
<bean id="" class="" scope="session" />
```

## application

全局web应用级别的作用于，也是在web环境中使用的，一个web应用程序对应一个bean实例，通常情况下和singleton效果类似的，不过也有不一样的地方，singleton是每个spring容器中只有一个bean实例，一般我们的程序只有一个spring容器，但是，一个应用程序中可以创建多个spring容器，不同的容器中可以存在同名的bean，但是sope=aplication的时候，不管应用中有多少个spring容器，这个应用中同名的bean只有一个。

```xml
<bean id="" class="" scope="application" />
```

## 自定义scope

有时候，spring内置的几种sope都无法满足我们的需求的时候，我们可以自定义bean的作用域。

### 自定义Scope 3步骤

#### 第1步：实现Scope接口

我们来看一下这个接口定义

```java
package org.springframework.beans.factory.config;

import org.springframework.beans.factory.ObjectFactory;
import org.springframework.lang.Nullable;

public interface Scope {

/**
    * 返回当前作用域中name对应的bean对象
    * name：需要检索的bean的名称
    * objectFactory：如果name对应的bean在当前作用域中没有找到，那么可以调用这个ObjectFactory来创建这个对象
    **/
	Object get(String name, ObjectFactory<?> objectFactory);

/**
	 * 将name对应的bean从当前作用域中移除
	 **/
	@Nullable
	Object remove(String name);

/**
	 * 用于注册销毁回调，如果想要销毁相应的对象,则由Spring容器注册相应的销毁回调，而由自定义作用域选择是不是要销毁相应的对象
	 */
	void registerDestructionCallback(String name, Runnable callback);

/**
	 * 用于解析相应的上下文数据，比如request作用域将返回request中的属性。
	 */
	@Nullable
	Object resolveContextualObject(String key);

/**
	 * 作用域的会话标识，比如session作用域将是sessionId
	 */
	@Nullable
	String getConversationId();

}
```

#### 第2步：将自定义的scope注册到容器

需要调用org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableBeanFactory#registerScope的方法，看一下这个方法的声明

```java
/**
* 向容器中注册自定义的Scope
*scopeName：作用域名称
* scope：作用域对象
**/
void registerScope(String scopeName, Scope scope);
```

#### 第3步：使用自定义的作用域

定义bean的时候，指定bean的scope属性为自定义的作用域名称。

### 案例

#### 需求

下面我们来实现一个线程级别的bean作用域，同一个线程中同名的bean是同一个实例，不同的线程中的bean是不同的实例。

#### 实现分析

需求中要求bean在线程中是贡献的，所以我们可以通过ThreadLocal来实现，ThreadLocal可以实现线程中数据的共享。

下面我们来上代码。

#### ThreadScope

```java
package com.javacode2018.lesson001.demo4;

import org.springframework.beans.factory.ObjectFactory;
import org.springframework.beans.factory.config.Scope;
import org.springframework.lang.Nullable;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Objects;

/**
 * 自定义本地线程级别的bean作用域，不同的线程中对应的bean实例是不同的，同一个线程中同名的bean是同一个实例
 */
public class ThreadScope implements Scope {

public static final String THREAD_SCOPE = "thread";//@1

private ThreadLocal<Map<String, Object>> beanMap = new ThreadLocal() {
        @Override
        protected Object initialValue() {
            return new HashMap<>();
        }
    };

@Override
    public Object get(String name, ObjectFactory<?> objectFactory) {
        Object bean = beanMap.get().get(name);
        if (Objects.isNull(bean)) {
            bean = objectFactory.getObject();
            beanMap.get().put(name, bean);
        }
        return bean;
    }

@Nullable
    @Override
    public Object remove(String name) {
        return this.beanMap.get().remove(name);
    }

@Override
    public void registerDestructionCallback(String name, Runnable callback) {
        //bean作用域范围结束的时候调用的方法，用于bean清理
        System.out.println(name);
    }

@Nullable
    @Override
    public Object resolveContextualObject(String key) {
        return null;
    }

@Nullable
    @Override
    public String getConversationId() {
        return Thread.currentThread().getName();
    }
}
```

> @1：定义了作用域的名称为一个常量thread，可以在定义bean的时候给scope使用

#### BeanScopeModel

```java
package com.javacode2018.lesson001.demo4;

public class BeanScopeModel {
    public BeanScopeModel(String beanScope) {
        System.out.println(String.format("线程:%s,create BeanScopeModel,{sope=%s},{this=%s}", Thread.currentThread(), beanScope, this));
    }
}
```

> 上面的构造方法中会输出当前线程的信息，到时候可以看到创建bean的线程。

#### bean配置文件

beans-thread.xml内容

```xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
	http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-4.3.xsd">

<bean id="threadBean" class="com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel" scope="thread">
        <constructor-arg index="0" value="thread"/>
    </bean>
</beans>
```

> 注意上面的scope是我们自定义的，值为thread

#### 测试用例

```java
package com.javacode2018.lesson001.demo4;

import org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableListableBeanFactory;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 公众号：路人甲Java，工作10年的前阿里P7分享Java、算法、数据库方面的技术干货！坚信用技术改变命运，让家人过上更体面的生活!
 * <p>
 * 自定义scope
 */
public class ThreadScopeTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        String beanXml = "classpath:/com/javacode2018/lesson001/demo4/beans-thread.xml";
        //手动创建容器
        ClassPathXmlApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext(){
            @Override
            protected void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
                //向容器中注册自定义的scope
                beanFactory.registerScope(ThreadScope.THREAD_SCOPE, new ThreadScope());//@1
                super.postProcessBeanFactory(beanFactory);
            }
        };
        //设置配置文件位置
        context.setConfigLocation(beanXml);
        //启动容器
        context.refresh();

//使用容器获取bean
        for (int i = 0; i < 2; i++) {//@2
            new Thread(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread() + "," + context.getBean("threadBean"));
                System.out.println(Thread.currentThread() + "," + context.getBean("threadBean"));
            }).start();
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        }
    }
}
```

> 注意上面代码，重点在@1，这个地方向容器中注册了自定义的ThreadScope。
>
> @2：创建了2个线程，然后在每个线程中去获取同样的bean 2次，然后输出，我们来看一下效果。

#### 运行输出

```java
线程:Thread[Thread-1,5,main],create BeanScopeModel,{sope=thread},{this=com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel@4049d530}
Thread[Thread-1,5,main],com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel@4049d530
Thread[Thread-1,5,main],com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel@4049d530
线程:Thread[Thread-2,5,main],create BeanScopeModel,{sope=thread},{this=com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel@87a76da}
Thread[Thread-2,5,main],com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel@87a76da
Thread[Thread-2,5,main],com.javacode2018.lesson001.demo4.BeanScopeModel@87a76da
```

从输出中可以看到，bean在同样的线程中获取到的是同一个bean的实例，不同的线程中bean的实例是不同的。

## 总结

1. spring容器自带的有2种作用域，分别是singleton和prototype；还有3种分别是spring web容器环境中才支持的request、session、application
2. singleton是spring容器默认的作用域，一个spring容器中同名的bean实例只有一个，多次获取得到的是同一个bean；单例的bean需要考虑线程安全问题
3. prototype是多例的，每次从容器中获取同名的bean，都会重新创建一个；多例bean使用的时候需要考虑创建bean对性能的影响
4. 一个应用中可以有多个spring容器
5. 自定义scope 3个步骤，实现Scope接口，将实现类注册到spring容器，使用自定义的sope

## 案例源码

```java
链接：https://pan.baidu.com/s/1p6rcfKOeWQIVkuhVybzZmQ 
提取码：zr99
```

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