浅析Spring中bean的作用域
一、前言
刚刚花了点时间，阅读了一下Spring官方文档中，关于bean的作用域这一块的内容。Spring-4.3.21官方文档中，共介绍了七种bean作用域，这篇博客就来简单介绍一下这七种作用域的含义。毕竟只是阅读了一下文档，没有实际的使用经验，所有对于这些作用域的理解比较浅显，这篇博客就当是记笔记，或者也可以算是翻译文档中的内容了。
二、正文
2.1 Bean作用域的种类
在Spring官方文档中，共提到了7种不同的Bean作用域，分别是：
- singleton（默认）
- prototype
- request
- session
- globalSession
- application
- websocket
需要注意的是，前两种是Spring中bean的基本作用域，而后五种，算是扩展的作用域，只能在web应用中使用。下面我就来分别介绍一下这7种不同的作用域。
2.2 singleton作用域
singleton（单例）是Spring中，bean默认的作用域。若一个bean的作用域是单例的，那么每个IoC容器只会创建这个bean的一个实例对象。所有对这个bean的依赖，以及获取这个bean的代码，拿到的都是同一个bean实例。Spring容器在创建这个bean后，会将它缓存在容器中（实际上是放在一个ConcurrentHashMap中）。Spring中的bean不是线程安全的，所以只有在我们只关注bean能够提供的功能，而不在意它的状态（属性）时，才应该使用这个作用域。下面引用一张图来看看单例bean：
需要注意的一点是，这里所说的单例，和设计模式中所提到的单例模式不同。设计模式中的单例，是强制一个类有且只有一个对象，我们如果不通过特殊的手段，将无法为这个单例类创建多个对象。而Spring中的单例作用域不同，这里的单例指的是在一个Spring容器中，只会缓存bean的唯一对象，所有通过容器获取这个bean的方式，最终拿到的都是同一个对象。但是在不同的Spring容器中，每一个Spring容器都可以拥有单例bean的一个实例对象，也就是说，这里的单例限定在一个Spring容器中，而不是整个应用程序。并且我们依然可以通过new的方式去自己创建bean。
2.3 prototype作用域
prototype可以理解为多例。若一个bean的作用域是prototype，那么Spring容器并不会缓存创建的bean，程序中对这个bean的每一次获取，容器都会重新实例化一个bean对象。通常，如果我们需要使用bean的状态（属性），且这个状态是会改变的，那么我们就可以将它配置为这个作用域，以解决线程安全的问题。因为对于单例bean来说，多个线程共享它的可变属性，会存在线程安全问题。下面引用一张图来描述这个作用域：
前面也提过，如果bean的作用域是prototype的，那么容器在创建完这个bean后，并不会将它保存在容器中，这也就意味着，Spring容器并不能为我们做这个对象的销毁工作（比如资源释放）。此时我们可以通过Spring提供的接口，自定义一个后处理器，然后将这些bean的引用存储在这个后处理器中，当容器回调这个后处理器的方法时，我们可以在方法中通过提前存储的bean的引用，将它们销毁。
2.4 request作用域
request作用域将bean的使用范围限定在一个http请求中，对于每一个请求，都会单独创建一个bean，若请求结束，bean也会随之销毁。使用request作用域一般不会存在线程安全问题，因为在Web应用中，每个请求都是由一个单独的线程进行处理，所有线程之间并不会共享bean，从而不会存在线程安全的问题。
这个作用域只能使用在Web应用中。如果使用的是注解扫描配置bean，那么在bean所属的类上使用@RequestScope注解即可使用此作用域，若是基于xml文件，则通过bean的scope配置项：
<bean id="userPreferences" class="com.foo.UserPreferences" scope="request"/>
2.5 session作用域
session作用域将bean的使用范围一次在一次http会话中，对于每一个会话，Spring容器都会创建一个单独的bean，若session被销毁，则bean也随之销毁。我们可以修改bean的状态，这个修改只对当前会话可见，但是是否线程安全呢？Spring文档中并未提及，但我认为不是线程安全的，因为每一个session可以对应于多个request，这些请求不一定就是串行执行的，比如说用户打开多个界面，同时进行多次操作，那后台将同时处理同一个session的多个request，此时并不能保证bean的线程安全。
与request作用域一样，session作用域只能使用在Web应用中。我们可以使用@SessionScope将bean指定为session作用域，也可以使用xml配置方式：
<bean id="userPreferences" class="com.foo.UserPreferences" scope="session"/>
2.6 globalSession作用域
这个作用域就比较特殊了，globalSession作用域的效果与session作用域类似，但是只适用于基于portlet的web应用程序中。Portlet规范定义了globalSession的概念，该概念在组成单个Portlet Web应用程序的所有Portlet之间共享（引用自Spring文档）。说实话，在看到这里之前，我从来没听说过portlet。我现在所学的，基本上都是基于Servlet的web应用程序，所有关于这个作用域，我也不理解。但是Spring文档中有提到一点，那就是如果我们在基于Servlet的web应用程序中使用globalSession作用域，实际上容器使用session作用域进行处理。
这个作用域也只在web应用中有效，上面也提过，具体是在基于portlet的应用中有效。文档中只提出了一种使用方式，就是基于xml：
<bean id="userPreferences" class="com.foo.UserPreferences" scope="globalSession"/>
2.7 application作用域
学过Servlet的应该对application作用域有所了解，在Servlet程序中，有一个全局的ServletContext对象，这个对象被整个web应用所共享，我们可以通过setAttribute方法向其中添加全局共享的数据。而Spring中，application作用域就是这么实现的，作用域为application的bean，将会被作为ServletContext的属性，存储在其中，然后可以被全局访问，而且一个ServletContext只会存储这个bean的一个实例对象。ServletContext被销毁，这个bean自然也跟着被销毁。我们发现，这好像有点类似于singleton这个作用域，确实非常类似，但是也有一些区别。单例bean是一个Spring只会创建一个，而这里的却是每个ServletContext包含一个，不论有多少Spring容器，bean的数量只取决于ServletContext，而且单例bean只能通过容器去获取，是隐式的，而这种作用域的bean却是公开的，存储在ServletContext中，可直接通过ServletContext获取。
application作用域也只能用于web应用中。使用方式和之前几种类似，可以通过@ApplicationScope注解，也可以使用xml配置文件：
<bean id="appPreferences" class="com.foo.AppPreferences" scope="application"/>
2.8 websocket
websocket是一种应用层的通信协议，它提供应用层的全双工通信，关于websocket协议，可以参考我的这篇博客：计算机网络——简单说说WebSocket协议。而Spring提供对websocket协议的支持，于是就有了这么一个作用域。在我看的这个Spring官方文档中，并没有对这个作用域进行详细描述，但是我们也可以通过名称推断出来。若一个bean的作用域为websocket，则只作用于一次websocket通信，若连接被释放，则bean自然也会被销毁。
2.9 单例bean依赖于多例bean
在我们的应用程序中，可能有这样一种情况——一个作用域为singleton的bean，有一个或多个作用域为prototype的bean，此时将会发生什么问题。对于单例bean来说，属性注入只会发生在创建这个bean的过程中，这也就意味着，单例bean只会经历一次属性注入。也就是说，尽管这个单例bean的属性是多例的，但是由于只有一次注入，所以后续使用到的这个多例属性，永远都是同一个。此时多例就失去了意义。那该如何解决呢？
方法主要有两种，第一种比较容易想到，就是对于单例bean的多例属性，我们不让Spring容器帮我们自动注入，而是我们自己编写一个工厂方法，在方法中通过getBean等方式，手动地向容器请求这个多例bean。由于bean是多例的，每一次getBean，实际上返回的都是一个新的实例对象。而在单例bean需要用到这个多例bean时，通过工厂方法获取。但是这种方式比较麻烦，也不利于维护。
第二种方式就比较简单了，Spring提供了一种机制解决这个问题，那就是——方法注入。关于方法注入，可以参考我的这篇博客：Spring方法注入的使用与实现原理
三、总结
以上就对Spring中，bean的作用域做了一个大致的介绍，至少我们知道了每一个作用域是什么，以及大致的功能，不会在被问到的时候，连是什么都不知道。以上内容是我直接参考Spring官方文档所编写，文档中的内容也不是太详细，有些描述也不是特别清晰，所以上面有些是我自己的理解，若存在不足或者错误，欢迎指正，共同进步。
