Spring 源码解读：实现单例与原型的Bean作用域

引言

在Spring框架中，Bean的作用域（Scope）定义了Bean的生命周期和访问范围。Spring提供了多种作用域，包括常用的单例（Singleton）和原型（Prototype）。了解并正确使用这些作用域对于管理应用的资源和性能至关重要。本篇文章将通过手动实现单例和原型作用域的Bean管理机制，并对比Spring中的@Scope注解，帮助你理解不同Bean作用域的使用场景和实现细节。

Bean作用域的基本概念

在Spring中，Bean的作用域决定了容器如何创建和管理Bean实例。不同的作用域适用于不同的使用场景：

常见的Bean作用域

1. 单例（Singleton）：

   • 默认作用域。
   • Spring容器在整个生命周期内仅创建一个Bean实例，并在需要时返回相同的实例。
   • 适用于无状态的服务类或数据访问对象。

2. 原型（Prototype）：

   • 每次请求都会创建一个新的Bean实例。
   • 适用于有状态的对象或需要频繁创建的对象。

手动实现单例与原型作用域的Bean管理

为了实现单例和原型作用域的Bean管理机制，我们需要：

1. 定义一个BeanFactory接口，提供获取Bean实例的基本方法。
2. 实现一个支持单例作用域的Bean工厂。
3. 实现一个支持原型作用域的Bean工厂。
4. 实现一个通用的Bean工厂，根据Bean的配置决定使用哪种作用域。

定义BeanFactory接口

BeanFactory接口提供了获取Bean实例的基本方法。

/**
 * BeanFactory接口，定义了获取Bean实例的基本方法
 */
public interface BeanFactory {
   
    /**
     * 获取Bean实例
     * @param name Bean的名称
     * @return Bean实例
     */
    Object getBean(String name);
}

实现单例作用域的Bean工厂

SingletonBeanFactory类实现了BeanFactory接口，负责管理单例作用域的Bean。

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

/**
 * 单例作用域的Bean工厂
 */
public class SingletonBeanFactory implements BeanFactory {
   
    private Map<String, Object> singletonBeans = new HashMap<>();

    /**
     * 获取单例Bean实例
     * @param name Bean的名称
     * @return 单例Bean实例
     */
    @Override
    public Object getBean(String name) {
   
        return singletonBeans.get(name);
    }

    /**
     * 注册单例Bean
     * @param name Bean的名称
     * @param bean Bean实例
     */
    public void registerSingleton(String name, Object bean) {
   
        singletonBeans.put(name, bean);
    }
}

实现原型作用域的Bean工厂

PrototypeBeanFactory类同样实现了BeanFactory接口，但每次调用getBean方法时都会创建一个新的Bean实例。

import java.util.function.Supplier;

/**
 * 原型作用域的Bean工厂
 */
public class PrototypeBeanFactory implements BeanFactory {
   
    private Map<String, Supplier<Object>> beanSuppliers = new HashMap<>();

    /**
     * 获取原型Bean实例
     * @param name Bean的名称
     * @return 新的Bean实例
     */
    @Override
    public Object getBean(String name) {
   
        Supplier<Object> supplier = beanSuppliers.get(name);
        if (supplier != null) {
   
            return supplier.get();
        }
        return null;
    }

    /**
     * 注册原型Bean的创建方法
     * @param name Bean的名称
     * @param supplier 创建Bean实例的方法
     */
    public void registerPrototype(String name, Supplier<Object> supplier) {
   
        beanSuppliers.put(name, supplier);
    }
}

实现通用的Bean工厂

GenericBeanFactory类根据配置决定使用哪种作用域，并提供通用的Bean管理机制。

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

/**
 * 通用的Bean工厂，支持单例和原型作用域
 */
public class GenericBeanFactory implements BeanFactory {
   
    private SingletonBeanFactory singletonBeanFactory =