寫在前面

Spring容器中的組件默認是單例的，在Spring啟動時就會實例化並初始化這些對象，將其放到Spring容器中，之後，每次獲取對象時，直接從Spring容器中獲取，而不再創建對象。如果每次從Spring容器中獲取對象時，都要創建一個新的實例對象，該如何處理呢？此時就需要使用@Scope註解設置組件的作用域。

項目工程源碼已經提交到GitHub：https://github.com/sunshinelyz/spring-annotation

本文內容概覽

• @Scope註解概述
• 單實例bean作用域
• 多實例bean作用域
• 單實例bean作用域如何創建對象？
• 多實例bean作用域如何創建對象？
• 單實例bean注意的事項
• 多實例bean注意的事項
• 自定義Scope的實現

@Scope註解概述

@Scope註解能夠設置組件的作用域，我們先來看@Scope註解類的源碼，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;
}

從源碼中可以看出，在@Scope註解中可以設置如下值。

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

很明顯，在@Scope註解中可以設置的值包括ConfigurableBeanFactory接口中的SCOPE_PROTOTYPE和SCOPE_SINGLETON，以及WebApplicationContext類中SCOPE_REQUEST和SCOPE_SESSION。這些都是什麼鬼？別急，我們來一個個查看。

首先，我們進入到ConfigurableBeanFactory接口中，發現在ConfigurableBeanFactory類中存在兩個常量的定義，如下所示。

public interface ConfigurableBeanFactory extends HierarchicalBeanFactory, SingletonBeanRegistry {
	String SCOPE_SINGLETON = "singleton";
	String SCOPE_PROTOTYPE = "prototype";
    /*****************此處省略N多行代碼*******************/
}

沒錯，SCOPE_SINGLETON就是singleton，SCOPE_PROTOTYPE就是prototype。

那麼，WebApplicationContext類中SCOPE_REQUEST和SCOPE_SESSION又是什麼鬼呢？就是說，當我們使用了Web容器來運行Spring應用時，在@Scope註解中可以設置WebApplicationContext類中SCOPE_REQUEST和SCOPE_SESSION的值，而SCOPE_REQUEST的值就是request，SCOPE_SESSION的值就是session。

綜上，在@Scope註解中的取值如下所示。

• singleton：表示組件在Spring容器中是單實例的，這個是Spring的默認值，Spring在啟動的時候會將組件進行實例化並加載到Spring容器中，之後，每次從Spring容器中獲取組件時，直接將實例對象返回，而不必再次創建實例對象。從Spring容器中獲取對象，小夥伴們可以理解為從Map對象中獲取對象。
• prototype：表示組件在Spring容器中是多實例的，Spring在啟動的時候並不會對組件進行實例化操作，而是每次從Spring容器中獲取組件對象時，都會創建一個新的實例對象並返回。
• request：每次請求都會創建一個新的實例對象，request作用域用在spring容器的web環境中。
• session：在同一個session範圍內，創建一個新的實例對象，也是用在web環境中。
• application：全局web應用級別的作用於，也是在web環境中使用的，一個web應用程序對應一個bean實例，通常情況下和singleton效果類似的，不過也有不一樣的地方，singleton是每個spring容器中只有一個bean實例，一般我們的程序只有一個spring容器，但是，一個應用程序中可以創建多個spring容器，不同的容器中可以存在同名的bean，但是sope=aplication的時候，不管應用中有多少個spring容器，這個應用中同名的bean只有一個。

其中，request和session作用域是需要Web環境支持的，這兩個值基本上使用不到，如果我們使用Web容器來運行Spring應用時，如果需要將組件的實例對象的作用域設置為request和session，我們通常會使用request.setAttribute(“key”,object)和session.setAttribute(“key”, object)的形式來將對象實例設置到request和session中，通常不會使用@Scope註解來進行設置。

單實例bean作用域

首先，我們在io.mykit.spring.plugins.register.config包下創建PersonConfig2配置類，在PersonConfig2配置類中實例化一個Person對象，並將其放置在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 測試@Scope註解設置的作用域
 */
@Configuration
public class PersonConfig2 {

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

接下來，在SpringBeanTest類中創建testAnnotationConfig2()測試方法，在testAnnotationConfig2()方法中，創建ApplicationContext對象，創建完畢后，從Spring容器中按照id獲取兩個Person對象，並打印兩個對象是否是同一個對象，代碼如下所示。

@Test
public void testAnnotationConfig2(){
    ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(PersonConfig2.class);
    //從Spring容器中獲取到的對象默認是單實例的
    Object person1 = context.getBean("person");
    Object person2 = context.getBean("person");
    System.out.println(person1 == person2);
}

由於對象在Spring容器中默認是單實例的，所以，Spring容器在啟動時就會將實例對象加載到Spring容器中，之後，每次從Spring容器中獲取實例對象，直接將對象返回，而不必在創建新對象實例，所以，此時testAnnotationConfig2()方法會輸出true。如下所示。

這也驗證了我們的結論：對象在Spring容器中默認是單實例的，Spring容器在啟動時就會將實例對象加載到Spring容器中，之後，每次從Spring容器中獲取實例對象，直接將對象返回，而不必在創建新對象實例。

多實例bean作用域

修改Spring容器中組件的作用域，我們需要藉助於@Scope註解，此時，我們將PersonConfig2類中Person對象的作用域修改成prototype，如下所示。

@Configuration
public class PersonConfig2 {

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

其實，使用@Scope設置作用域就等同於在XML文件中為bean設置scope作用域，如下所示。

此時，我們再次運行SpringBeanTest類的testAnnotationConfig2()方法，此時，從Spring容器中獲取到的person1對象和person2對象還是同一個對象嗎？

通過輸出結果可以看出，此時，輸出的person1對象和person2對象已經不是同一個對象了。

單實例bean作用域何時創建對象？

接下來，我們驗證下在單實例作用域下，Spring是在什麼時候創建對象的呢？

首先，我們將PersonConfig2類中的Person對象的作用域修改成單實例，並在返回Person對象之前打印相關的信息，如下所示。

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

接下來，我們在SpringBeanTest類中創建testAnnotationConfig3()方法，在testAnnotationConfig3()方法中，我們只創建Spring容器，如下所示。

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

此時，我們運行SpringBeanTest類中的testAnnotationConfig3()方法，輸出的結果信息如下所示。

從輸出的結果信息可以看出，Spring容器在創建的時候，就將@Scope註解標註為singleton的組件進行了實例化，並加載到Spring容器中。

接下來，我們運行SpringBeanTest類中的testAnnotationConfig2()，結果信息如下所示。

說明，Spring容器在啟動時，將單實例組件實例化之後，加載到Spring容器中，以後每次從容器中獲取組件實例對象，直接返回相應的對象，而不必在創建新對象。

多實例bean作用域何時創建對象？

如果我們將對象的作用域修改成多實例，那什麼時候創建對象呢？

此時，我們將PersonConfig2類的Person對象的作用域修改成多實例，如下所示。

@Configuration
public class PersonConfig2 {

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

我們再次運行SpringBeanTest類中的testAnnotationConfig3()方法，輸出的結果信息如下所示。

可以看到，終端並沒有輸出任何信息，說明在創建Spring容器時，並不會實例化和加載多實例對象，那多實例對象是什麼時候實例化的呢？接下來，我們在SpringBeanTest類中的testAnnotationConfig3()方法中添加一行獲取Person對象的代碼，如下所示。

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

此時，我們再次運行SpringBeanTest類中的testAnnotationConfig3()方法，結果信息如下所示。

從結果信息中，可以看出，當向Spring容器中獲取Person實例對象時，Spring容器實例化了Person對象，並將其加載到Spring容器中。

那麼，問題來了，此時Spring容器是否只實例化一個Person對象呢？我們在SpringBeanTest類中的testAnnotationConfig3()方法中再添加一行獲取Person對象的代碼，如下所示。

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

此時，我們再次運行SpringBeanTest類中的testAnnotationConfig3()方法，結果信息如下所示。

從輸出結果可以看出，當對象的Scope作用域為多實例時，每次向Spring容器獲取對象時，都會創建一個新的對象並返回。此時，獲取到的person1和person2就不是同一個對象了，我們也可以打印結果信息來進行驗證，此時在SpringBeanTest類中的testAnnotationConfig3()方法中打印兩個對象是否相等，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);
}

此時，我們再次運行SpringBeanTest類中的testAnnotationConfig3()方法，結果信息如下所示。

可以看到，當對象是多實例時，每次從Spring容器中獲取對象時，都會創建新的實例對象，並且每個實例對象都不相等。

單實例bean注意的事項

單例bean是整個應用共享的，所以需要考慮到線程安全問題，之前在玩springmvc的時候，springmvc中controller默認是單例的，有些開發者在controller中創建了一些變量，那麼這些變量實際上就變成共享的了，controller可能會被很多線程同時訪問，這些線程併發去修改controller中的共享變量，可能會出現數據錯亂的問題；所以使用的時候需要特別注意。

多實例bean注意的事項

多例bean每次獲取的時候都會重新創建，如果這個bean比較複雜，創建時間比較長，會影響系統的性能，這個地方需要注意。

自定義Scope

如果Spring內置的幾種sope都無法滿足我們的需求的時候，我們可以自定義bean的作用域。

1.如何實現自定義Scope

自定義Scope主要分為三個步驟，如下所示。

（1）實現Scope接口

我們先來看下Scope接口的定義，如下所示。

package org.springframework.beans.factory.config;

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

public interface Scope {

    /**
    * 返回當前作用域中name對應的bean對象
    * name：需要檢索的bean的名稱
    * objectFactory：如果name對應的bean在當前作用域中沒有找到，那麼可以調用這個ObjectFactory來創建這個對象
    **/
    Object get(String name, ObjectFactory<?> objectFactory);

    /**
     * 將name對應的bean從當前作用域中移除
     **/
    @Nullable
    Object remove(String name);

    /**
     * 用於註冊銷毀回調，如果想要銷毀相應的對象,則由Spring容器註冊相應的銷毀回調，而由自定義作用域選擇是不是要銷毀相應的對象
     */
    void registerDestructionCallback(String name, Runnable callback);

    /**
     * 用於解析相應的上下文數據，比如request作用域將返回request中的屬性。
     */
    @Nullable
    Object resolveContextualObject(String key);

    /**
     * 作用域的會話標識，比如session作用域將是sessionId
     */
    @Nullable
    String getConversationId();

}

（2）將Scope註冊到容器

需要調用org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableBeanFactory#registerScope的方法，看一下這個方法的聲明

/**
* 向容器中註冊自定義的Scope
*scopeName：作用域名稱
* scope：作用域對象
**/
void registerScope(String scopeName, Scope scope);

（3）使用自定義的作用域

定義bean的時候，指定bean的scope屬性為自定義的作用域名稱。

2.自定義Scope實現案例

例如，我們來實現一個線程級別的bean作用域，同一個線程中同名的bean是同一個實例，不同的線程中的bean是不同的實例。

這裏，要求bean在線程中是共享的，所以我們可以通過ThreadLocal來實現，ThreadLocal可以實現線程中數據的共享。

此時，我們在io.mykit.spring.plugins.register.scope包下新建ThreadScope類，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;

/**
 * 自定義本地線程級別的bean作用域，不同的線程中對應的bean實例是不同的，同一個線程中同名的bean是同一個實例
 */
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作用域範圍結束的時候調用的方法，用於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類中，我們定義了一個常量THREAD_SCOPE，在定義bean的時候給scope使用。

接下來，我們在io.mykit.spring.plugins.register.config包下創建PersonConfig3類，並使用@Scope(“thread”)註解標註Person對象的作用域為Thread範圍，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 測試@Scope註解設置的作用域
 */
@Configuration
public class PersonConfig3 {

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

最後，我們在SpringBeanTest類中創建testAnnotationConfig4()方法，在testAnnotationConfig4()方法中創建Spring容器，並向Spring容器中註冊ThreadScope對象，接下來，使用循環創建兩個Thread線程，並分別在每個線程中獲取兩個Person對象，如下所示。

@Test
public void testAnnotationConfig4(){
    AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(PersonConfig3.class);
    //向容器中註冊自定義的scope
    context.getBeanFactory().registerScope(ThreadScope.THREAD_SCOPE, new ThreadScope());

    //使用容器獲取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();
        }
    }
}

此時，我們運行SpringBeanTest類的testAnnotationConfig4()方法，輸出的結果信息如下所示。

從輸出中可以看到，bean在同樣的線程中獲取到的是同一個bean的實例，不同的線程中bean的實例是不同的。

注意：這裏，我將Person類進行了相應的調整，去掉Lombok的註解，手動寫構造函數和setter與getter方法，如下所示。

package io.mykit.spring.bean;

import java.io.Serializable;

/**
 * @author binghe
 * @version 1.0.0
 * @description 測試實體類
 */
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，咱們今天就聊到這兒吧！別忘了給個在看和轉發，讓更多的人看到，一起學習一起進步！！

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寫在最後

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