【Spring注解驱动开发】使用@Scope注解设置组件的做用域

时间  2020-07-14
标签 Spring注解驱动开发 使用 scope 注解 设置 组件 栏目 Spring 繁體版
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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，以后，每次获取对象时，直接从Spring容器中获取，而再也不建立对象。若是每次从Spring容器中获取对象时，都要建立一个新的实例对象，该如何处理呢？此时就须要使用@Scope注解设置组件的做用域。java

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

本文内容概览

  • @Scope注解概述
  • 单实例bean做用域
  • 多实例bean做用域
  • 单实例bean做用域如何建立对象？
  • 多实例bean做用域如何建立对象？
  • 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注解可以设置组件的做用域，咱们先来看@Scope注解类的源码，以下所示。github

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;
}

从源码中能够看出，在@Scope注解中能够设置以下值。web

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注解中能够设置的值包括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，咱们来一个个查看。spring

首先，咱们进入到ConfigurableBeanFactory接口中，发如今ConfigurableBeanFactory类中存在两个常量的定义，以下所示。安全

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。微信

那么，WebApplicationContext类中SCOPE_REQUEST和SCOPE_SESSION又是什么鬼呢？就是说，当咱们使用了Web容器来运行Spring应用时，在@Scope注解中能够设置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。session

综上，在@Scope注解中的取值以下所示。多线程

  • 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，以后，每次从Spring容器中获取组件时，直接将实例对象返回，而没必要再次建立实例对象。从Spring容器中获取对象，小伙伴们能够理解为从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做，而是每次从Spring容器中获取组件对象时，都会建立一个新的实例对象并返回。
  • request：每次请求都会建立一个新的实例对象，request做用域用在spring容器的web环境中。
  • session：在同一个session范围内，建立一个新的实例对象，也是用在web环境中。
  • application：全局web应用级别的做用于，也是在web环境中使用的，一个web应用程序对应一个bean实例，一般状况下和singleton效果相似的，不过也有不同的地方，singleton是每一个spring容器中只有一个bean实例，通常咱们的程序只有一个spring容器，可是，一个应用程序中能够建立多个spring容器，不一样的容器中能够存在同名的bean，可是sope=aplication的时候，无论应用中有多少个spring容器，这个应用中同名的bean只有一个。

其中，request和session做用域是须要Web环境支持的，这两个值基本上使用不到，若是咱们使用Web容器来运行Spring应用时，若是须要将组件的实例对象的做用域设置为request和session，咱们一般会使用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，一般不会使用@Scope注解来进行设置。并发

单实例bean做用域

首先，咱们在io.mykit.spring.plugins.register.config包下建立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，以下所示。

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注解设置的做用域
 */
@Configuration
public class PersonConfig2 {

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

接下来，在SpringBeanTest类中建立testAnnotationConfig2()测试方法，在testAnnotationConfig2()方法中，建立ApplicationContext对象，建立完毕后，从Spring容器中按照id获取两个Person对象，并打印两个对象是不是同一个对象，代码以下所示。

@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);
}

因为对象在Spring容器中默认是单实例的，因此，Spring容器在启动时就会将实例对象加载到Spring容器中，以后，每次从Spring容器中获取实例对象，直接将对象返回，而没必要在建立新对象实例，因此，此时testAnnotationConfig2()方法会输出true。以下所示。

在这里插入图片描述

这也验证了咱们的结论：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，以后，每次从Spring容器中获取实例对象，直接将对象返回，而没必要在建立新对象实例。

多实例bean做用域

修改Spring容器中组件的做用域，咱们须要借助于@Scope注解，此时，咱们将PersonConfig2类中Person对象的做用域修改为prototype，以下所示。

@Configuration
public class PersonConfig2 {

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

其实，使用@Scope设置做用域就等同于在XML文件中为bean设置scope做用域，以下所示。

在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述

经过输出结果能够看出，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做用域什么时候建立对象？

接下来，咱们验证下在单实例做用域下，Spring是在何时建立对象的呢？

首先，咱们将PersonConfig2类中的Person对象的做用域修改为单实例，并在返回Person对象以前打印相关的信息，以下所示。

@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，咱们在SpringBeanTest类中建立testAnnotationConfig3()方法，在testAnnotationConfig3()方法中，咱们只建立Spring容器，以下所示。

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

此时，咱们运行SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法，输出的结果信息以下所示。

在这里插入图片描述

从输出的结果信息能够看出，Spring容器在建立的时候，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，咱们运行SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig2()，结果信息以下所示。

在这里插入图片描述

说明，Spring容器在启动时，将单实例组件实例化以后，加载到Spring容器中，之后每次从容器中获取组件实例对象，直接返回相应的对象，而没必要在建立新对象。

多实例bean做用域什么时候建立对象？

若是咱们将对象的做用域修改为多实例，那何时建立对象呢？

此时，咱们将PersonConfig2类的Person对象的做用域修改为多实例，以下所示。

@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);
    }
}

咱们再次运行SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法，输出的结果信息以下所示。

在这里插入图片描述

能够看到，终端并无输出任何信息，说明在建立Spring容器时，并不会实例化和加载多实例对象，那多实例对象是何时实例化的呢？接下来，咱们在SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法中添加一行获取Person对象的代码，以下所示。

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

此时，咱们再次运行SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法，结果信息以下所示。

在这里插入图片描述

从结果信息中，能够看出，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？咱们在SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法中再添加一行获取Person对象的代码，以下所示。

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

此时，咱们再次运行SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法，结果信息以下所示。
在这里插入图片描述

从输出结果能够看出，当对象的Scope做用域为多实例时，每次向Spring容器获取对象时，都会建立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，咱们也能够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，以下所示。

@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，咱们再次运行SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法，结果信息以下所示。

在这里插入图片描述

能够看到，当对象是多实例时，每次从Spring容器中获取对象时，都会建立新的实例对象，而且每一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，因此须要考虑到线程安全问题，以前在玩springmvc的时候，springmvc中controller默认是单例的，有些开发者在controller中建立了一些变量，那么这些变量实际上就变成共享的了，controller可能会被不少线程同时访问，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；因此使用的时候须要特别注意。

多实例bean注意的事项

多例bean每次获取的时候都会从新建立，若是这个bean比较复杂，建立时间比较长，会影响系统的性能，这个地方须要注意。

自定义Scope

若是Spring内置的几种sope都没法知足咱们的需求的时候，咱们能够自定义bean的做用域。

1.如何实现自定义Scope

自定义Scope主要分为三个步骤，以下所示。

（1）实现Scope接口

咱们先来看下Scope接口的定义，以下所示。

package org.springframework.beans.factory.config;

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

public interface Scope {

    /**
    * 返回当前做用域中name对应的bean对象
    * name：须要检索的bean的名称
    * objectFactory：若是name对应的bean在当前做用域中没有找到，那么能够调用这个ObjectFactory来建立这个对象
    **/
    Object get(String name, ObjectFactory<?> objectFactory);

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

    /**
     * 用于注册销毁回调，若是想要销毁相应的对象,则由Spring容器注册相应的销毁回调，而由自定义做用域选择是否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，好比request做用域将返回request中的属性。
     */
    @Nullable
    Object resolveContextualObject(String key);

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

}

（2）将Scope注册到容器

须要调用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：做用域名称
* scope：做用域对象
**/
void registerScope(String scopeName, Scope scope);

（3）使用自定义的做用域

定义bean的时候，指定bean的scope属性为自定义的做用域名称。

2.自定义Scope实现案例

例如，咱们来实现一个线程级别的bean做用域，同一个线程中同名的bean是同一个实例，不一样的线程中的bean是不一样的实例。

这里，要求bean在线程中是共享的，因此咱们能够经过ThreadLocal来实现，ThreadLocal能够实现线程中数据的共享。

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

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做用域，不一样的线程中对应的bean实例是不一样的，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做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，咱们定义了一个常量THREAD_SCOPE，在定义bean的时候给scope使用。

接下来，咱们在io.mykit.spring.plugins.register.config包下建立PersonConfig3类，并使用@Scope("thread")注解标注Person对象的做用域为Thread范围，以下所示。

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注解设置的做用域
 */
@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，咱们在SpringBeanTest类中建立testAnnotationConfig4()方法，在testAnnotationConfig4()方法中建立Spring容器，并向Spring容器中注册ThreadScope对象，接下来，使用循环建立两个Thread线程，并分别在每一个线程中获取两个Person对象，以下所示。

@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，咱们运行SpringBeanTest类的testAnnotationConfig4()方法，输出的结果信息以下所示。

在这里插入图片描述

从输出中能够看到，bean在一样的线程中获取到的是同一个bean的实例，不一样的线程中bean的实例是不一样的。

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，以下所示。

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，我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，一块儿学习一块儿进步！！

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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