【Spring注解驱动开发】使用@Scope注解设置组件的作用域
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，之后，每次获取对象时，直接从Spring容器中获取，而不再创建对象。如果每次从Spring容器中获取对象时，都要创建一个新的实例对象，该如何处理呢？此时就需要使用@Scope注解设置组件的作用域。
项目工程源码已经提交到GitHub：https://github.com/sunshinelyz/spring-annotation
本文内容概览
@Scope注解概述
单实例bean作用域
多实例bean作用域
单实例bean作用域如何创建对象？
多实例bean作用域如何创建对象？
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注解能够设置组件的作用域，我们先来看@Scope注解类的源码，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;}
从源码中可以看出，在@Scope注解中可以设置如下值。
ConfigurableBeanFactory#SCOPE_PROTOTYPE
ConfigurableBeanFactory#SCOPE_SINGLETON
org.springframework.web.context.WebApplicationContext#SCOPE_REQUEST
org.springframework.web.context.WebApplicationContext#SCOPE_SESSION
很明显，在@Scope注解中可以设置的值包括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，我们来一个个查看。
首先，我们进入到ConfigurableBeanFactory接口中，发现在ConfigurableBeanFactory类中存在两个常量的定义，如下所示。
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。
那么，WebApplicationContext类中SCOPE_REQUEST和SCOPE_SESSION又是什么鬼呢？就是说，当我们使用了Web容器来运行Spring应用时，在@Scope注解中可以设置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。
综上，在@Scope注解中的取值如下所示。
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，之后，每次从Spring容器中获取组件时，直接将实例对象返回，而不必再次创建实例对象。从Spring容器中获取对象，小伙伴们可以理解为从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作，而是每次从Spring容器中获取组件对象时，都会创建一个新的实例对象并返回。
request：每次请求都会创建一个新的实例对象，request作用域用在spring容器的web环境中。
session：在同一个session范围内，创建一个新的实例对象，也是用在web环境中。
application：全局web应用级别的作用于，也是在web环境中使用的，一个web应用程序对应一个bean实例，通常情况下和singleton效果类似的，不过也有不一样的地方，singleton是每个spring容器中只有一个bean实例，一般我们的程序只有一个spring容器，但是，一个应用程序中可以创建多个spring容器，不同的容器中可以存在同名的bean，但是sope=aplication的时候，不管应用中有多少个spring容器，这个应用中同名的bean只有一个。
其中，request和session作用域是需要Web环境支持的，这两个值基本上使用不到，如果我们使用Web容器来运行Spring应用时，如果需要将组件的实例对象的作用域设置为request和session，我们通常会使用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，通常不会使用@Scope注解来进行设置。
单实例bean作用域
首先，我们在io.mykit.spring.plugins.register.config包下创建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，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 测试@Scope注解设置的作用域
*/
@Configuration
public class PersonConfig2 {
@Bean("person")
public Person person(){
return new Person("binghe002", 18);
}}
接下来，在SpringBeanTest类中创建testAnnotationConfig2()测试方法，在testAnnotationConfig2()方法中，创建ApplicationContext对象，创建完毕后，从Spring容器中按照id获取两个Person对象，并打印两个对象是否是同一个对象，代码如下所示。
@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);}
由于对象在Spring容器中默认是单实例的，所以，Spring容器在启动时就会将实例对象加载到Spring容器中，之后，每次从Spring容器中获取实例对象，直接将对象返回，而不必在创建新对象实例，所以，此时testAnnotationConfig2()方法会输出true。如下所示。
这也验证了我们的结论：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，之后，每次从Spring容器中获取实例对象，直接将对象返回，而不必在创建新对象实例。
多实例bean作用域
修改Spring容器中组件的作用域，我们需要借助于@Scope注解，此时，我们将PersonConfig2类中Person对象的作用域修改成prototype，如下所示。
@Configuration
public class PersonConfig2 {
@Scope("prototype")
@Bean("person")
public Person person(){
return new Person("binghe002", 18);
}}
其实，使用@Scope设置作用域就等同于在XML文件中为bean设置scope作用域，如下所示。
此时，我们再次运行SpringBeanTest类的testAnnotationConfig2()方法，此时，从Spring容器中获取到的person1对象和person2对象还是同一个对象吗？
通过输出结果可以看出，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作用域何时创建对象？
接下来，我们验证下在单实例作用域下，Spring是在什么时候创建对象的呢？
首先，我们将PersonConfig2类中的Person对象的作用域修改成单实例，并在返回Person对象之前打印相关的信息，如下所示。
@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，我们在SpringBeanTest类中创建testAnnotationConfig3()方法，在testAnnotationConfig3()方法中，我们只创建Spring容器，如下所示。
@Test
public void testAnnotationConfig3(){
ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(PersonConfig2.class);}
此时，我们运行SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法，输出的结果信息如下所示。
从输出的结果信息可以看出，Spring容器在创建的时候，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，我们运行SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig2()，结果信息如下所示。
说明，Spring容器在启动时，将单实例组件实例化之后，加载到Spring容器中，以后每次从容器中获取组件实例对象，直接返回相应的对象，而不必在创建新对象。
多实例bean作用域何时创建对象？
如果我们将对象的作用域修改成多实例，那什么时候创建对象呢？
此时，我们将PersonConfig2类的Person对象的作用域修改成多实例，如下所示。
@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);
}}
我们再次运行SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法，输出的结果信息如下所示。
可以看到，终端并没有输出任何信息，说明在创建Spring容器时，并不会实例化和加载多实例对象，那多实例对象是什么时候实例化的呢？接下来，我们在SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法中添加一行获取Person对象的代码，如下所示。
@Test
public void testAnnotationConfig3(){
ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(PersonConfig2.class);
Object person1 = context.getBean("person");}
此时，我们再次运行SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法，结果信息如下所示。
从结果信息中，可以看出，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？我们在SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法中再添加一行获取Person对象的代码，如下所示。
@Test
public void testAnnotationConfig3(){
ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(PersonConfig2.class);
Object person1 = context.getBean("person");
Object person2 = context.getBean("person");}
此时，我们再次运行SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法，结果信息如下所示。
从输出结果可以看出，当对象的Scope作用域为多实例时，每次向Spring容器获取对象时，都会创建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，我们也可以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，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);}
此时，我们再次运行SpringBeanTest类中的testAnnotationConfig3()方法，结果信息如下所示。
可以看到，当对象是多实例时，每次从Spring容器中获取对象时，都会创建新的实例对象，并且每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，所以需要考虑到线程安全问题，之前在玩springmvc的时候，springmvc中controller默认是单例的，有些开发者在controller中创建了一些变量，那么这些变量实际上就变成共享的了，controller可能会被很多线程同时访问，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；所以使用的时候需要特别注意。
多实例bean注意的事项
多例bean每次获取的时候都会重新创建，如果这个bean比较复杂，创建时间比较长，会影响系统的性能，这个地方需要注意。
自定义Scope
如果Spring内置的几种sope都无法满足我们的需求的时候，我们可以自定义bean的作用域。
1.如何实现自定义Scope
自定义Scope主要分为三个步骤，如下所示。
（1）实现Scope接口
我们先来看下Scope接口的定义，如下所示。
package org.springframework.beans.factory.config;
import org.springframework.beans.factory.ObjectFactory;
import org.springframework.lang.Nullable;
public interface Scope {
/**
* 返回当前作用域中name对应的bean对象
* name：需要检索的bean的名称
* objectFactory：如果name对应的bean在当前作用域中没有找到，那么可以调用这个ObjectFactory来创建这个对象
**/
Object get(String name, ObjectFactory<?> objectFactory);
/**
* 将name对应的bean从当前作用域中移除
**/
@Nullable
Object remove(String name);
/**
* 用于注册销毁回调，如果想要销毁相应的对象,则由Spring容器注册相应的销毁回调，而由自定义作用域选择是不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，比如request作用域将返回request中的属性。
*/
@Nullable
Object resolveContextualObject(String key);
/**
* 作用域的会话标识，比如session作用域将是sessionId
*/
@Nullable
String getConversationId();
}
（2）将Scope注册到容器
需要调用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：作用域名称 - scope：作用域对象
**/
void registerScope(String scopeName, Scope scope);
（3）使用自定义的作用域
定义bean的时候，指定bean的scope属性为自定义的作用域名称。
2.自定义Scope实现案例
例如，我们来实现一个线程级别的bean作用域，同一个线程中同名的bean是同一个实例，不同的线程中的bean是不同的实例。
这里，要求bean在线程中是共享的，所以我们可以通过ThreadLocal来实现，ThreadLocal可以实现线程中数据的共享。
此时，我们在io.mykit.spring.plugins.register.scope包下新建ThreadScope类，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;
/**
- 自定义本地线程级别的bean作用域，不同的线程中对应的bean实例是不同的，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作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，我们定义了一个常量THREAD_SCOPE，在定义bean的时候给scope使用。
接下来，我们在io.mykit.spring.plugins.register.config包下创建PersonConfig3类，并使用@Scope("thread")注解标注Person对象的作用域为Thread范围，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 测试@Scope注解设置的作用域
*/
@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，我们在SpringBeanTest类中创建testAnnotationConfig4()方法，在testAnnotationConfig4()方法中创建Spring容器，并向Spring容器中注册ThreadScope对象，接下来，使用循环创建两个Thread线程，并分别在每个线程中获取两个Person对象，如下所示。
@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，我们运行SpringBeanTest类的testAnnotationConfig4()方法，输出的结果信息如下所示。
从输出中可以看到，bean在同样的线程中获取到的是同一个bean的实例，不同的线程中bean的实例是不同的。
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，如下所示。
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，咱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，一起学习一起进步！！
项目工程源码已经提交到GitHub：https://github.com/sunshinelyz/spring-annotation
