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【Spring注解驱动开发】使用@Scope注解设置组件的作用域

开发技术 开发技术 5个月前 (06-08) 86次浏览

写在前面

Spring容器中的组件默认是单例的,在Spring启动时就会实例化并初始化这些对象,将其放到Spring容器中,之后,每次获取对象时,直接从Spring容器中获取,而不再创建对象。如果每次从Spring容器中获取对象时,都要创建一个新的实例对象,该如何处理呢?此时就需要使用@Scope注解设置组件的作用域。

项目工程源码已经提交到GitHub:https://github.com/sunshinelyz/spring-annotation

本文内容概览

  • @Scope注解概述
  • 单实例bean作用域
  • 多实例bean作用域
  • 单实例bean作用域如何创建对象?
  • 多实例bean作用域如何创建对象?
  • 单实例bean注意的事项
  • 多实例bean注意的事项
  • 自定义Scope的实现

@Scope注解概述

@Scope注解能够设置组件的作用域,我们先来看@Scope注解类的源码,如下所示。

package org.springframework.context.annotation;
import java.lang.annotation.Documented;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
import org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableBeanFactory;
import org.springframework.core.annotation.AliasFor;

@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Scope {
	@AliasFor("scopeName")
	String value() default "";
    /**
	 * Specifies the name of the scope to use for the annotated component/bean.
	 * <p>Defaults to an empty string ({@code ""}) which implies
	 * {@link ConfigurableBeanFactory#SCOPE_SINGLETON SCOPE_SINGLETON}.
	 * @since 4.2
	 * @see ConfigurableBeanFactory#SCOPE_PROTOTYPE
	 * @see ConfigurableBeanFactory#SCOPE_SINGLETON
	 * @see org.springframework.web.context.WebApplicationContext#SCOPE_REQUEST
	 * @see org.springframework.web.context.WebApplicationContext#SCOPE_SESSION
	 * @see #value
	 */
	@AliasFor("value")
	String scopeName() default "";
    
	ScopedProxyMode proxyMode() default ScopedProxyMode.DEFAULT;
}

源码中可以看出,在@Scope注解中可以设置如下值。

ConfigurableBeanFactory#SCOPE_PROTOTYPE
ConfigurableBeanFactory#SCOPE_SINGLETON
org.springframework.web.context.WebApplicationContext#SCOPE_REQUEST
org.springframework.web.context.WebApplicationContext#SCOPE_SESSION

很明显,在@Scope注解中可以设置的值包括ConfigurableBeanFactory接口中的SCOPE_PROTOTYPE和SCOPE_SINGLETON,以及WebApplicationContext类中SCOPE_REQUEST和SCOPE_SESSION。这些都是什么鬼?别急,我们来一个个查看。

首先,我们进入到ConfigurableBeanFactory接口中,发现在ConfigurableBeanFactory类中存在两个常量的定义,如下所示。

public interface ConfigurableBeanFactory extends HierarchicalBeanFactory, SingletonBeanRegistry {
	String SCOPE_SINGLETON = "singleton";
	String SCOPE_PROTOTYPE = "prototype";
    /*****************此处省略N多行代码*******************/
}

没错,SCOPE_SINGLETON就是singleton,SCOPE_PROTOTYPE就是prototype。

那么,WebApplicationContext类中SCOPE_REQUEST和SCOPE_SESSION又是什么鬼呢?就是说,当我们使用了Web容器来运行Spring应用时,在@Scope注解中可以设置WebApplicationContext类中SCOPE_REQUEST和SCOPE_SESSION的值,而SCOPE_REQUEST的值就是request,SCOPE_SESSION的值就是session。

综上,在@Scope注解中的取值如下所示。

  • singleton:表示组件在Spring容器中是单实例的,这个是Spring的默认值,Spring在启动的时候会将组件进行实例化并加载到Spring容器中,之后,每次从Spring容器中获取组件时,直接将实例对象返回,而不必再次创建实例对象。从Spring容器中获取对象,小伙伴们可以理解为从Map对象中获取对象。
  • prototype:表示组件在Spring容器中是多实例的,Spring在启动的时候并不会对组件进行实例化操作,而是每次从Spring容器中获取组件对象时,都会创建一个新的实例对象并返回。
  • request:每次请求都会创建一个新的实例对象,request作用域用在spring容器的web环境中。
  • session:在同一个session范围内,创建一个新的实例对象,也是用在web环境中。
  • 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。

其中,request和session作用域是需要Web环境支持的,这两个值基本上使用不到,如果我们使用Web容器来运行Spring应用时,如果需要将组件的实例对象的作用域设置为request和session,我们通常会使用request.setAttribute("key",object)和session.setAttribute("key", object)的形式来将对象实例设置到request和session中,通常不会使用@Scope注解来进行设置。

单实例bean作用域

首先,我们在io.mykit.spring.plugins.register.config包下创建PersonConfig2配置类,在PersonConfig2配置类中实例化一个Person对象,并将其放置在Spring容器中,如下所示。

package io.mykit.spring.plugins.register.config;

import io.mykit.spring.bean.Person;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

/**
 * @author binghe
 * @version 1.0.0
 * @description 测试@Scope注解设置的作用域
 */
@Configuration
public class PersonConfig2 {

    @Bean("person")
    public Person person(){
        return new Person("binghe002", 18);
    }
}

接下来,在SpringBeanTest类中创建testAnnotationConfig2()测试方法,在testAnnotationConfig2()方法中,创建ApplicationContext对象,创建完毕后,从Spring容器中按照id获取两个Person对象,并打印两个对象是否是同一个对象,代码如下所示。

@Test
public void testAnnotationConfig2(){
    ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(PersonConfig2.class);
    //从Spring容器中获取到的对象默认是单实例的
    Object person1 = context.getBean("person");
    Object person2 = context.getBean("person");
    System.out.println(person1 == person2);
}

由于对象在Spring容器中默认是单实例的,所以,Spring容器在启动时就会将实例对象加载到Spring容器中,之后,每次从Spring容器中获取实例对象,直接将对象返回,而不必在创建新对象实例,所以,此时testAnnotationConfig2()方法会输出true。如下所示。

【Spring注解驱动开发】使用@Scope注解设置组件的作用域

这也验证了我们的结论:对象在Spring容器中默认是单实例的,Spring容器在启动时就会将实例对象加载到Spring容器中,之后,每次从Spring容器中获取实例对象,直接将对象返回,而不必在创建新对象实例。

多实例bean作用域

修改Spring容器中组件的作用域,我们需要借助于@Scope注解,此时,我们将PersonConfig2类中Person对象的作用域修改成prototype,如下所示。

@Configuration
public class PersonConfig2 {

    @Scope("prototype")
    @Bean("person")
    public Person person(){
        return new Person("binghe002", 18);
    }
}

其实,使用@Scope设置作用域就等同于在XML文件中为bean设置scope作用域,如下所示。

【Spring注解驱动开发】使用@Scope注解设置组件的作用域

此时,我们再次运行SpringBeanTest类的testAnnotationConfig2()方法,此时,从Spring容器中获取到的person1对象和person2对象还是同一个对象吗?

【Spring注解驱动开发】使用@Scope注解设置组件的作用域

通过输出结果可以看出,此时,输出的person1对象和person2对象已经不是同一个对象了。

单实例bean作用域何时创建对象?

接下来,我们验证下在单实例作用域下,Spring是在什么时候创建对象的呢?

首先,我们将PersonConfig2类中的Person对象的作用域修改成单实例,并在返回Person对象之前打印相关的信息,如下所示。

@Configuration
public class PersonConfig2 {
    @Scope
    @Bean("person")
    public Person person(){
        System.out.println("给容器中添加Person....");
        return new Person("binghe002", 18);
    }
}

接下来,我们在SpringBeanTest类中创建testAnnotationConfig3()方法,在testAnnotationConfig3()方法中,我们只创建Spring容器,如下所示。

@Test
public void testAnnotationConfig3(){
    ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(PersonConfig2.class);
}

此时,我们运行SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法,输出的结果信息如下所示。

【Spring注解驱动开发】使用@Scope注解设置组件的作用域

从输出的结果信息可以看出,Spring容器在创建的时候,就将@Scope注解标注为singleton的组件进行了实例化,并加载到Spring容器中。

接下来,我们运行SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig2(),结果信息如下所示。

【Spring注解驱动开发】使用@Scope注解设置组件的作用域

说明,Spring容器在启动时,将单实例组件实例化之后,加载到Spring容器中,以后每次从容器中获取组件实例对象,直接返回相应的对象,而不必在创建新对象。

多实例bean作用域何时创建对象?

如果我们将对象的作用域修改成多实例,那什么时候创建对象呢?

此时,我们将PersonConfig2类的Person对象的作用域修改成多实例,如下所示。

@Configuration
public class PersonConfig2 {

    @Scope("prototype")
    @Bean("person")
    public Person person(){
        System.out.println("给容器中添加Person....");
        return new Person("binghe002", 18);
    }
}

我们再次运行SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法,输出的结果信息如下所示。

【Spring注解驱动开发】使用@Scope注解设置组件的作用域

可以看到,终端并没有输出任何信息,说明在创建Spring容器时,并不会实例化和加载多实例对象,那多实例对象是什么时候实例化的呢?接下来,我们在SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法中添加一行获取Person对象的代码,如下所示。

@Test
public void testAnnotationConfig3(){
    ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(PersonConfig2.class);
    Object person1 = context.getBean("person");
}

此时,我们再次运行SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法,结果信息如下所示。

【Spring注解驱动开发】使用@Scope注解设置组件的作用域

从结果信息中,可以看出,当向Spring容器中获取Person实例对象时,Spring容器实例化了Person对象,并将其加载到Spring容器中。

那么,问题来了,此时Spring容器是否只实例化一个Person对象呢?我们在SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法中再添加一行获取Person对象的代码,如下所示。

@Test
public void testAnnotationConfig3(){
    ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(PersonConfig2.class);
    Object person1 = context.getBean("person");
    Object person2 = context.getBean("person");
}

此时,我们再次运行SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法,结果信息如下所示。
【Spring注解驱动开发】使用@Scope注解设置组件的作用域

从输出结果可以看出,当对象的Scope作用域为多实例时,每次向Spring容器获取对象时,都会创建一个新的对象并返回。此时,获取到的person1和person2就不是同一个对象了,我们也可以打印结果信息来进行验证,此时在SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法中打印两个对象是否相等,如下所示。

@Test
public void testAnnotationConfig3(){
    ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(PersonConfig2.class);
    Object person1 = context.getBean("person");
    Object person2 = context.getBean("person");
    System.out.println(person1 == person2);
}

此时,我们再次运行SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法,结果信息如下所示。

【Spring注解驱动开发】使用@Scope注解设置组件的作用域

可以看到,当对象是多实例时,每次从Spring容器中获取对象时,都会创建新的实例对象,并且每个实例对象都不相等。

单实例bean注意的事项

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。

多实例bean注意的事项

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。

自定义Scope

如果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。

1.如何实现自定义Scope

自定义Scope主要分为三个步骤,如下所示。

(1)实现Scope接口

我们先来看下Scope接口的定义,如下所示。

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();

}

(2)将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

/**
* 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);

(3)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。

2.自定义Scope实现案例

例如,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。

这里,要求bean在线程中是共享的,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。

此时,我们在io.mykit.spring.plugins.register.scope包下新建ThreadScope类,如下所示。

package io.mykit.spring.plugins.register.scope;

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";

    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();
    }
}

在ThreadScope类中,我们定义了一个常量THREAD_SCOPE,在定义bean的时候给scope使用。

接下来,我们在io.mykit.spring.plugins.register.config包下创建PersonConfig3类,并使用@Scope("thread")注解标注Person对象的作用域为Thread范围,如下所示。

package io.mykit.spring.plugins.register.config;

import io.mykit.spring.bean.Person;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.Scope;

/**
 * @author binghe
 * @version 1.0.0
 * @description 测试@Scope注解设置的作用域
 */
@Configuration
public class PersonConfig3 {

    @Scope("thread")
    @Bean("person")
    public Person person(){
        System.out.println("给容器中添加Person....");
        return new Person("binghe002", 18);
    }
}

最后,我们在SpringBeanTest类中创建testAnnotationConfig4()方法,在testAnnotationConfig4()方法中创建Spring容器,并向Spring容器中注册ThreadScope对象,接下来,使用循环创建两个Thread线程,并分别在每个线程中获取两个Person对象,如下所示。

@Test
public void testAnnotationConfig4(){
    AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(PersonConfig3.class);
    //向容器中注册自定义的scope
    context.getBeanFactory().registerScope(ThreadScope.THREAD_SCOPE, new ThreadScope());

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

此时,我们运行SpringBeanTest类的testAnnotationConfig4()方法,输出的结果信息如下所示。

【Spring注解驱动开发】使用@Scope注解设置组件的作用域

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。

注意:这里,我将Person类进行了相应的调整,去掉Lombok的注解,手动写构造函数和setter与getter方法,如下所示。

package io.mykit.spring.bean;

import java.io.Serializable;

/**
 * @author binghe
 * @version 1.0.0
 * @description 测试实体类
 */
public class Person implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 7387479910468805194L;
    private String name;
    private Integer age;

    public Person() {
    }

    public Person(String name, Integer age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Integer getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }
}

好了,咱们今天就聊到这儿吧!别忘了给个在看和转发,让更多的人看到,一起学习一起进步!!

项目工程源码已经提交到GitHub:https://github.com/sunshinelyz/spring-annotation

写在最后

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