Java - Spring中Bean的作用域有哪些?

本文介绍了Spring中Bean的作用域,早期版本有singleton和prototype,Spring 2.x针对WebApplicationContext新增request、session和globalSession。还提及单例和原型模式,指出Spring环境下DAO类可采用单例模式。此外,介绍了ThreadLocal解决多线程并发问题的思路、方法及实现原理。

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在Spring的早期版本中,仅有两个作用域:singleton和prototype,前者表示Bean以单例的方式存在;后者表示每次从容器中调用Bean时,都会返回一个新的实例,prototype通常翻译为原型。

补充:设计模式中的创建型模式中也有一个原型模式,原型模式也是一个常用的模式,例如做一个室内设计软件,所有的素材都在工具箱中,而每次从工具箱中取出的都是素材对象的一个原型,可以通过对象克隆来实现原型模式。

Spring 2.x中针对WebApplicationContext新增了3个作用域,分别是:request(每次HTTP请求都会创建一个新的Bean)、session(同一个HttpSession共享同一个Bean,不同的HttpSession使用不同的Bean)和globalSession(同一个全局Session共享一个Bean)。

说明:单例模式和原型模式都是重要的设计模式。一般情况下,无状态或状态不可变的类适合使用单例模式。在传统开发中,由于DAO持有Connection这个非线程安全对象因而没有使用单例模式;但在Spring环境下,所有DAO类对象都可以采用单例模式,因为Spring利用AOP和Java API中的ThreadLocal对非线程安全的对象进行了特殊处理。

ThreadLocal为解决多线程程序的并发问题提供了一种新的思路。ThreadLocal,顾名思义是线程的一个本地化对象,当工作于多线程中的对象使用ThreadLocal维护变量时,ThreadLocal为每个使用该变量的线程分配一个独立的变量副本,所以每一个线程都可以独立的改变自己的副本,而不影响其他线程所对应的副本。从线程的角度看,这个变量就像是线程的本地变量。

ThreadLocal类非常简单好用,只有四个方法,能用上的也就是下面三个方法: 
- void set(T value):设置当前线程的线程局部变量的值。 
- T get():获得当前线程所对应的线程局部变量的值。 
- void remove():删除当前线程中线程局部变量的值。

ThreadLocal是如何做到为每一个线程维护一份独立的变量副本的呢?在ThreadLocal类中有一个Map,键为线程对象,值是其线程对应的变量的副本,自己要模拟实现一个ThreadLocal类其实并不困难,代码如下所示:

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

public class MyThreadLocal<T> {
    private Map<Thread, T> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<Thread, T>());

    public void set(T newValue) {
        map.put(Thread.currentThread(), newValue);
    }

    public T get() {
        return map.get(Thread.currentThread());
    }

    public void remove() {
        map.remove(Thread.currentThread());
    }
}
<think>我们参考了用户提供的引用内容,特别是引用[1][2][3][4]中关于Spring Bean作用域的描述。根据这些引用,我们可以总结出Spring框架中Bean的几种作用域及其特点。 Spring框架中Bean作用域定义了由Spring IoC容器创建的Bean实例的可见范围和生命周期。Spring提供了多种作用域,开发者可以根据需求选择合适的作用域。以下是SpringBean的常见作用域及其特点: 1. **singleton(单例作用域)**: - 这是Spring容器默认的作用域- 在整个容器中,只创建一个Bean实例,所有对该Bean的请求都返回同一个实例。 - 适用于无状态的Bean,比如服务层(Service)、工具类等。 - 特点:节省资源,提高性能,因为不需要频繁创建和销毁对象。 - 配置方式:在XML中设置`scope="singleton"`,或使用注解`@Scope("singleton")`(实际上可以省略,因为默认就是singleton)[^1][^4]。 2. **prototype(原型作用域)**: - 每次请求Bean时,容器都会创建一个新的实例。 - 适用于有状态的Bean,比如每次请求都需要独立状态的Bean(如用户会话数据)。 - 特点:每次注入或通过`getBean()`获取时都会生成新对象,因此资源消耗较大。 - 配置方式:在XML中设置`scope="prototype"`,或使用注解`@Scope("prototype")`[^1][^2][^4]。 3. **request(请求作用域)**: -作用域仅适用于Web应用环境(如Spring MVC)。 - 每个HTTP请求都会创建一个新的Bean实例,请求结束后实例销毁。 - 适用于存储请求相关的数据,如请求参数、表单数据等。 - 配置方式:在XML中设置`scope="request"`,或使用注解`@Scope("request")`[^1][^4]。 4. **session(会话作用域)**: - 同样适用于Web应用。 - 每个HTTP Session对应一个Bean实例,同一个Session共享同一个Bean实例,Session过期则实例销毁。 - 适用于存储用户会话信息,如登录状态、用户偏好设置等。 - 配置方式:在XML中设置`scope="session"`,或使用注解`@Scope("session")`[^1][^3][^4]。 5. **application(应用作用域)**: - 有些资料中称为`global-session`(但注意,global-session在Spring 3中已过时,现在更常用`application`作用域)。 -作用域对应整个Web应用的生命周期,即ServletContext级别。一个Web应用只有一个实例,类似于单例,但它是ServletContext中的单例,而Spring容器中的单例是每个容器一个实例。 - 适用于全局共享的配置信息,如应用级别的配置参数。 - 配置方式:在XML中设置`scope="application"`,或使用注解`@Scope("application")`[^3][^4]。 6. **websocket(WebSocket作用域)**: - 这是Spring 4.0之后新增的作用域,用于WebSocket通信。 - 每个WebSocket会话对应一个Bean实例,会话结束时实例销毁。 - 适用于WebSocket通信中需要保持状态的场景。 **总结**: - 最常用的作用域是`singleton`和`prototype`。 - 其他作用域(如`request`、`session`、`application`、`websocket`)通常需要Web环境支持。 - 在配置时,可以通过XML的`scope`属性或注解`@Scope`来指定。 **示例配置**: - XML方式: ```xml <bean id="myBean" class="com.example.MyBean" scope="prototype"/> ``` - 注解方式: ```java @Component @Scope("prototype") public class MyBean { ... } ``` **注意**:在使用非单例作用域时,需要谨慎处理资源释放问题,因为容器不会自动管理这些Bean的完整生命周期(例如,prototype作用域Bean,容器只负责创建,不负责销毁)。 §§相关问题§§ 1. Spring中如何自定义Bean作用域? 2. 在Spring Boot中如何配置Bean作用域? 3. 如何管理prototype作用域Bean的生命周期? 4. 在Spring Web应用中,如何正确使用request和session作用域? 5. 单例作用域Bean是否是线程安全的?如何保证线程安全?</think>### Spring框架中Bean作用域及其特点 Spring框架中Bean作用域定义了由IoC容器创建的Bean实例的可见范围和生命周期。根据Spring官方文档和实际应用,主要包含以下6种作用域[^1][^2][^3][^4]: #### 1. **singleton(单例作用域)** - **特点**: - 默认作用域,整个容器中只存在一个Bean实例 - 所有请求返回同一个共享实例 - 生命周期与容器相同(容器启动时创建,销毁时销毁) - **适用场景**:无状态的工具类、服务层组件、DAO层组件 - **配置方式**: ```xml <bean id="service" class="com.example.Service" scope="singleton"/> ``` 或注解: ```java @Service @Scope("singleton") // 可省略,默认即单例 public class MyService { ... } ``` #### 2. **prototype(原型作用域)** - **特点**: - 每次请求都创建新实例 - 不管理完整生命周期(容器只负责初始化,不负责销毁) - 适合需要保持独立状态的Bean - **适用场景**:有状态的Action类、含成员变量的处理器 - **配置方式**: ```java @Component @Scope("prototype") public class Processor { ... } ``` #### 3. **request(请求作用域)** - **特点**: - 每个HTTP请求创建新实例 - 请求结束时自动销毁 - 仅适用于Web应用环境 - **适用场景**:存储请求级数据(如表单数据、请求参数) - **配置方式**: ```java @Controller @Scope(value = WebApplicationContext.SCOPE_REQUEST, proxyMode = ScopedProxyMode.TARGET_CLASS) public class FormHandler { ... } ``` #### 4. **session(会话作用域)** - **特点**: - 每个用户会话创建唯一实例 - 会话过期时自动销毁 - 需要Web环境支持 - **适用场景**:用户登录信息、购物车数据 - **配置示例**: ```java @Component @Scope(value = WebApplicationContext.SCOPE_SESSION, proxyMode = ScopedProxyMode.INTERFACES) public class UserSession { ... } ``` #### 5. **application(应用作用域)** - **特点**: - 整个Web应用共享一个实例 - 存储于`ServletContext`中 - 生命周期等同于Web应用 - **适用场景**:全局配置信息、应用级缓存 - **与单例区别**:单例是每个Spring容器一个实例,application是整个Web应用一个实例[^3] #### 6. **websocket(WebSocket作用域)** - **特点**: - 每个WebSocket会话创建独立实例 - 会话结束时销毁 - Spring 4+支持 - **适用场景**:实时通信场景(如聊天室) ### 作用域对比总结 | 作用域 | 生命周期 | 实例数量 | 适用环境 | |--------------|--------------------------|----------|----------------| | **singleton**| 容器启动到关闭 | 1个 | 所有环境 | | **prototype**| 请求时创建,不管理销毁 | 多个 | 所有环境 | | **request** | HTTP请求开始到结束 | 多个 | Web环境 | | **session** | 用户会话开始到过期 | 多个 | Web环境 | | **application**| Web应用启动到关闭 | 1个 | Web环境 | | **websocket**| WebSocket会话开始到结束 | 多个 | WebSocket环境 | > **关键注意点**: > 1. 非单例Bean注入单例Bean时需使用`ScopedProxyMode`解决作用域不匹配问题[^4] > 2. 线程安全:prototype/request/session作用域天然支持并发,singleton需自行保证线程安全 > 3. 性能考虑:频繁创建原型的Bean可能影响性能,需合理选择作用域
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