3. Spring bean介绍

1. bean简介

在Spring中，那些组成应用程序的主体及由Spring IoC容器所管理的对象，被称之为bean。简单地讲，bean就是由IoC容器初始化、装配及管理的对象，除此之外，bean就与应用程序中的其他对象没有什么区别了。而bean的定义以及bean相互间的依赖关系将通过配置元数据来描述。

1.1 bean作用域

Spring Framework支持五种作用域：

bean作用域.png

五种作用域中，request、session和global session三种作用域仅在基于web的应用中使用（不必关心你所采用的是什么web应用框架），只能用在基于web的Spring ApplicationContext环境。

1.当一个bean的作用域为Singleton，那么Spring IoC容器中只会存在一个共享的bean实例，并且所有对bean的请求，只要id与该bean定义相匹配，则只会返回bean的同一实例。Singleton是单例类型，就是在创建起容器时就同时自动创建了一个bean的对象，不管你是否使用，他都存在了，每次获取到的对象都是同一个对象。注意，Singleton作用域是Spring中的缺省作用域。要在XML中将bean定义成singleton，可以这样配置：

<bean id="restTemplate" class="org.springframework.web.client.RestTemplate" scope ="singleton">

1. 当一个bean的作用域为Prototype，表示一个bean定义对应多个对象实例。Prototype作用域的bean会导致在每次对该bean请求（将其注入到另一个bean中，或者以程序的方式调用容器的getBean()方法）时都会创建一个新的bean实例。Prototype是原型类型，它在我们创建容器的时候并没有实例化，而是当我们获取bean的时候才会去创建一个对象，而且我们每次获取到的对象都不是同一个对象。根据经验，对有状态的bean应该使用prototype作用域，而对无状态的bean则应该使用singleton作用域。在XML中将bean定义成prototype，可以这样配置：

<bean id="account" class="com.foo.DefaultAccount" scope="prototype"/>  
 //或者
<bean id="account" class="com.foo.DefaultAccount" singleton="false"/>

1. 当一个bean的作用域为Request，表示在一次HTTP请求中，一个bean定义对应一个实例；即每个HTTP请求都会有各自的bean实例，它们依据某个bean定义创建而成。该作用域仅在基于web的Spring ApplicationContext情形下有效。考虑下面bean定义：

<bean id="loginAction" class=cn.csdn.LoginAction" scope="request"/>

针对每次HTTP请求，Spring容器会根据loginAction bean的定义创建一个全新的LoginAction bean实例，且该loginAction bean实例仅在当前HTTP request内有效，因此可以根据需要放心的更改所建实例的内部状态，而其他请求中根据loginAction bean定义创建的实例，将不会看到这些特定于某个请求的状态变化。当处理请求结束，request作用域的bean实例将被销毁。

1. 当一个bean的作用域为Session，表示在一个HTTP Session中，一个bean定义对应一个实例。该作用域仅在基于web的Spring ApplicationContext情形下有效。考虑下面bean定义：

<bean id="userPreferences" class="com.foo.UserPreferences" scope="session"/>

针对某个HTTP Session，Spring容器会根据userPreferences bean定义创建一个全新的userPreferences bean实例，且该userPreferences bean仅在当前HTTP Session内有效。与request作用域一样，可以根据需要放心的更改所创建实例的内部状态，而别的HTTP Session中根据userPreferences创建的实例，将不会看到这些特定于某个HTTP Session的状态变化。当HTTP Session最终被废弃的时候，在该HTTP Session作用域内的bean也会被废弃掉。

1. 当一个bean的作用域为Global Session，表示在一个全局的HTTP Session中，一个bean定义对应一个实例。典型情况下，仅在使用portlet context的时候有效。该作用域仅在基于web的Spring ApplicationContext情形下有效。考虑下面bean定义：

<bean id="user" class="com.foo.Preferences "scope="globalSession"/>

global session作用域类似于标准的HTTP Session作用域，不过仅仅在基于portlet的web应用中才有意义。Portlet规范定义了全局Session的概念，它被所有构成某个portlet web应用的各种不同的portlet所共享。在global session作用域中定义的bean被限定于全局portlet Session的生命周期范围内。

1.2 bean生命周期

Spring中bean的实例化过程：

bean实例化过程.png

Bean实例生命周期的执行过程如下：

Spring对bean进行实例化，默认bean是单例；
Spring对bean进行依赖注入；
如果bean实现了BeanNameAware接口，spring将bean的id传给setBeanName()方法；
如果bean实现了BeanFactoryAware接口，spring将调用setBeanFactory方法，将BeanFactory实例传进来；
如果bean实现了ApplicationContextAware接口，它的setApplicationContext()方法将被调用，将应用上下文的引用传入到bean中；
如果bean实现了BeanPostProcessor接口，它的postProcessBeforeInitialization方法将被调用；
如果bean实现了InitializingBean接口，spring将调用它的afterPropertiesSet接口方法，类似的如果bean使用了init-method属性声明了初始化方法，该方法也会被调用；
如果bean实现了BeanPostProcessor接口，它的postProcessAfterInitialization接口方法将被调用；

此时bean已经准备就绪，可以被应用程序使用了，他们将一直驻留在应用上下文中，直到该应用上下文被销毁；

若bean实现了DisposableBean接口，spring将调用它的distroy()接口方法。同样的，如果bean使用了destroy-method属性声明了销毁方法，则该方法被调用；

2.单例bean的线程安全

简述：单例不是线程安全的，一般生成的单例bean既非共享变量也不涉及bean状态修改（属性值等），所以没有线程安全问题，但涉及线程安全问题时需要根据业务场景自己实现保证线程安全，一般采用ThreadLocal。

2.1 单例bean涉及线程安全的场景

Spring对每个bean提供了一个scope属性来表示该bean的作用域。它是bean的生命周期。例如，一个scope为singleton的bean，在第一次被注入时，会创建为一个单例对象，该对象会一直被复用到应用结束。

singleton：默认的scope，每个scope为singleton的bean都会被定义为一个单例对象，该对象的生命周期是与Spring IOC容器一致的（但在第一次被注入时才会创建）。
prototype：bean被定义为在每次注入时都会创建一个新的对象。
request：bean被定义为在每个HTTP请求中创建一个单例对象，也就是说在单个请求中都会复用这一个单例对象。
session：bean被定义为在一个session的生命周期内创建一个单例对象。
application：bean被定义为在ServletContext的生命周期中复用一个单例对象。
websocket：bean被定义为在websocket的生命周期中复用一个单例对象。
我们交由Spring管理的大多数对象其实都是一些无状态的对象，这种不会因为多线程而导致状态被破坏的对象很适合Spring的默认scope，每个单例的无状态对象都是线程安全的（也可以说只要是无状态的对象，不管单例多例都是线程安全的，不过单例毕竟节省了不断创建对象与GC的开销）。

无状态的对象即是自身没有状态的对象，自然也就不会因为多个线程的交替调度而破坏自身状态导致线程安全问题。无状态对象包括我们经常使用的DO、DTO、VO这些只作为数据的实体模型的贫血对象，还有Service、DAO和Controller，这些对象并没有自己的状态，它们只是用来执行某些操作的。例如，每个DAO提供的函数都只是对数据库的CRUD，而且每个数据库Connection都作为函数的局部变量（局部变量是在用户栈中的，而且用户栈本身就是线程私有的内存区域，所以不存在线程安全问题），用完即关（或交还给连接池）。

2.2 单例bean线程安全问题解决—ThreadLocal

ThreadLocal是一个为线程提供线程局部变量的工具类。它的思想也十分简单，就是为线程提供一个线程私有的变量副本，这样多个线程都可以随意更改自己线程局部的变量，不会影响到其他线程。不过需要注意的是，ThreadLocal提供的只是一个浅拷贝，如果变量是一个引用类型，那么就要考虑它内部的状态是否会被改变，想要解决这个问题可以通过重写ThreadLocal的initialValue()函数来自己实现深拷贝，建议在使用ThreadLocal时一开始就重写该函数。

ThreadLocal与像synchronized这样的锁机制是不同的。首先，它们的应用场景与实现思路就不一样，锁更强调的是如何同步多个线程去正确地共享一个变量，ThreadLocal则是为了解决同一个变量如何不被多个线程共享。从性能开销的角度上来讲，如果锁机制是用时间换空间的话，那么ThreadLocal就是用空间换时间。

ThreadLocal中含有一个叫做ThreadLocalMap的内部类，该类为一个采用线性探测法实现的HashMap。它的key为ThreadLocal对象而且还使用了WeakReference，ThreadLocalMap正是用来存储变量副本的。