javaEE进阶 - Spring 的 Bean 作用域 和 生命周期 - 细节狂魔

前言

从前⾯的博客 Spring 更简单的读取和存储对象，我们可以看出 Spring 是⽤来读取和存储 Bean，因此在 Spring 中 Bean 是最核⼼的操作资源，所以接下来我们深⼊学习⼀下 Bean 对象。

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Bean 的作用域

1、通过 一个案例 来看 Bean 作用域的问题

假设现在有一格公共的 Bean，提供给 A 用户 和 B 用户使用，然而在使用的途中 A 用户 却 “悄悄”地 修改来了公共 Bean 的数据，导致 B 用户在使用时发生了预期之外的逻辑错误。B用户：你真是一个老六！

我们期望的结果是，公共 Bean 可以在各自的类中被修改，但不能影响到其它类。

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1.1、被修改的 Bean 案例

未修改状态

通过方法注解@Bean，向 Spring 中 存储 一个 User 对象。

其内部属性，id 为 1， name 为 Java

@Component
public class Users {
    @Bean
    public User user1() {
        User user = new User();
        user.setId(1);
        user.setName("Java"); // 【重点：名称是 Java】
        return user;
    }
}

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A 用户使用时，进行了修改操作

@Controller
public class BeanScopesController {
    @Autowired
    private User user1;
    public User getUser1() {
        User user = user1;
        System.out.println("Bean 原 Name：" + user.getName());
        user.setName("悟空"); // 【重点：进⾏了修改操作】
        return user;
    }
}

使用 属性注入，获取到了 User 对象。
在 getUser1 方法中，通过 bean 提供的方法，将 bean对象内部的 name 属性值修改了。
将 Java 修改成了 悟空

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B 用户再去使用 公共 Bean 的时候

@Controller
public class BeanScopesController2 {
    @Autowired
    private User user1;
    public User getUser1() {
        User user = user1;
        return user;
    }
}

注意！此时的 B 用户 对于 A 用户的修改 是知情的！
通过 getUser1 返回的 User 对象中的内容 并不是 B 用户预期的内容。

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打印 A ⽤户和 B ⽤户公共 Bean 的值

public class BeanScopesTest {
    public static void main(String[] args) {
    // 1、获取 Spring 的 上下文对象
        ApplicationContext context = new
                ClassPathXmlApplicationContext("spring-config.xml");
    //2、使用 上下文对象 提供的 getBean 方法 来获取 bean
        BeanScopesController beanScopesController =
                context.getBean(BeanScopesController.class);
       // 调用 bean 中的方法
        System.out.println("A 对象修改之后 Name：" +
                beanScopesController.getUser1().toString());

    //2、使用 上下文对象 提供的 getBean 方法 来获取 bean
        BeanScopesController2 beanScopesController2 =
                context.getBean(BeanScopesController2.class);
     // 调用 bean 中的方法
        System.out.println("B 对象读取到的 Name：" +
                beanScopesController2.getUser1().toString());
    }
}

注意！我们是先调用 A 的执行方法。
因此，User 对象中的内容，已经被 A 修改。
B 在读取的时候，就会发现数据已然不对！

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原因分析

操作以上问题的原因是:

因为 Bean 默认情况下是单例状态（singleton）
也就是说：所有⼈的使⽤的都是同⼀个对象！
之前我们学单例模式的时候都知道，使⽤单例可以很⼤程度上提⾼性能，所以在 Spring 中
Bean 的作⽤域默认也是 singleton 单例模式。

为什么要使用单例模式？
就是为了提高性能！

你想想 相同的资源，我只创建一份，大家共享。
这样做，就可以节省空间。
而且，
不需要去 过多的构造一个生命周期 和销毁。
就是 对象的创建 与 销毁，这两个操作在执行的时候，都是需要占用系统资源的。
如果每个人来了，我都要给它 创建一个 对象，用完了，还需要关注它需不需要销毁。这样的话，系统的开销自然就很大。
如果他们共享一个资源，那不就节省了很多系统资源嘛！
程序执行的速度就可以提高。
这也是 为什么 Spring 默认是 单例模式、

那么，讲这个 和 我们的作用域又有什么关系呢？
来看下面的作用域分析

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作用域分析

作用域，一般理解为：限定程序中变量的可⽤范围叫做作⽤域，或者说在源代码中定义变量的某个区域就叫做作⽤域。

⽽ Bean 的作⽤域是指 Bean 在 Spring 整个框架中的某种⾏为模式。
⽐如 :
singleton 单例作⽤域，就表示 Bean 在整个 Spring 中只有⼀份，它是全局共享的，那么当其他⼈修改了这个值之后，那么另⼀个⼈读取到的就是被修改的值。
 

有的人可能很疑惑：为什么 Spring 要 将 作用域 称为 行为模式？

在 Spring 看来，所谓的 bean 的作用域，指的就是 bean 在 整个Spring框架中的某种行为。
比如：
单例模式，就是一种行为。
我们的 Bean 在 整个Spring 中，只存在一份！
这不就是 Bean 的一种行为 嘛！

另外，有单例，就会有多例。
下面我们就来看看 Bean 的 作用域有几类？

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Bean 的 6 种 作用域

Spring 容器在初始化⼀个 Bean 的实例时，同时会指定该实例的作⽤域。
Spring有 6 种作⽤域，
最后四种是基于 Spring MVC ⽣效的：

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1、singleton：单例作⽤域（默认）【共用一个对象】- Spring

官⽅说明：(Default) Scopes a single bean definition to a single object instance for each Spring IoC container.
 
描述：该作⽤域下的Bean在IoC容器中只存在⼀个实例：获取Bean（即通过
applicationContext.getBean等⽅法获取）及装配Bean（即通过@Autowired注⼊）都是同⼀个对象。
 
场景：通常⽆状态的Bean使⽤该作⽤域。⽆状态表示Bean对象的属性状态不需要更新
备注：Spring默认选择该作⽤域

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2、prototype：原型作⽤域（多例作⽤域）【每回拿到的对象，都是刚new的，未改变的。】- Spring

官⽅说明：Scopes a single bean definition to any number of object instances.
 
描述：每次对该作⽤域下的Bean的请求都会创建新的实例：获取Bean（即通过applicationContext.getBean等⽅法获取）及装配Bean（即通过@Autowired注⼊）都是新的对象实例。
 
场景：通常有状态的Bean使⽤该作⽤域

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3、request：请求作⽤域【针对每一次请求，都创建一个对象】- Spring MVC

官⽅说明：Scopes a single bean definition to the lifecycle of a single HTTP request. Thatis, each HTTP request has its own instance of a bean created off the back of a single bean definition. Only valid in the context of a web-aware Spring ApplicationContext.
描述：每次http请求会创建新的Bean实例，类似于prototype（new一个新的对象）
场景：⼀次http的请求和响应的共享Bean
备注：限定SpringMVC中使⽤

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4、session：回话作⽤域【一个会话里面，会有一个对象，而且是共享的！】

官⽅说明：Scopes a single bean definition to the lifecycle of an HTTP Session. Only valid in the context of a web-aware Spring ApplicationContext.
描述：在⼀个http session中，定义⼀个Bean实例
场景：⽤户会话的共享Bean, ⽐如：记录⼀个⽤户的登陆信息
备注：限定SpringMVC中使⽤
 
关于 会话，你们可以看Servlet这篇文章

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5、application：全局作⽤域【共享的】

官⽅说明：Scopes a single bean definition to the lifecycle of a ServletContext. Only valid in the context of a web-aware Spring ApplicationContext.
描述：在⼀个http servlet Context中，定义⼀个Bean实例
场景：Web应⽤的上下⽂信息，⽐如：记录⼀个应⽤的共享信息
备注：限定SpringMVC中使⽤

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6、websocket：HTTP WebSocket 作⽤域【在 Spring WebSocket 项目中，才会涉及到的作用域类型】- 了解

官⽅说明：Scopes a single bean definition to the lifecycle of a WebSocket. Only valid in the context of a web-aware Spring ApplicationContext.
描述：在⼀个HTTP WebSocket的⽣命周期中，定义⼀个Bean实例
场景：WebSocket的每次会话中，保存了⼀个Map结构的头信息，将⽤来包裹客户端消息头。第⼀次初始化后，直到WebSocket结束都是同⼀个Bean。
备注：限定Spring WebSocket中使⽤

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单例作⽤域(singleton)和全局作⽤域(application)区别

singleton 是 Spring Core 的作⽤域；application 是 Spring Web 中的作⽤域；
singleton 作⽤于 IoC 的容器，⽽ application 作⽤于 Servlet 容器。

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设置作用域

回到 刚才 的 那个案例。

B 就是希望自己获取的 bean，里面的内容，没有被修改。
这就需要将 程序，从 单例模式 设置成 原型模式（多例模式）。
这样 获得的对象，独属于 B 自己的。
就不会受到别人操作的影响。
 
那么，问题来了：怎么设置作用域呢？
需要借助一个 @Scope 注解，并在参数中，设置对应的 作用域。
将上述注解，放在 @Bean 的 （上面 / 下面）。
如下所示：

@Component
public class Users {
    @Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)// prototype - 原型作用域
    @Bean
    public User user1() {
        User user = new User();
        user.setId(1);
        user.setName("Java"); // 【重点：名称是 Java】
        return user;
    }
}

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@Scope 标签既可以修饰方法，也可以修饰类。
@Scope 有两种设置方式

1、直接设置值：@Scope(“prototype”)
 
2、使用类似枚举的方式进行设置：@Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
 
ConfigurableBeanFactory 这是一个类，你可以理解为是一个 " 枚举类 "。

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Spring 执行流程 和 Bean 的生命周期

接下来，咱们来看一下 Bean 执行原理 和 生命周期。

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Spring 执行流程 / Spring 的生命周期

这里只是 Spring 的 启动 与 加载的流程。

总的来说：
先去启动容器，加载 xml 配置文件。
然后，扫描五大类注解，随后，将具有五大类注解的类，存入 Spring 当中。
如果 存入的过程中，存在属性的注入，就先执行属性的注入。
然后，再继续执行 类 的 实例化。
实例化之后，将其存入Spring 中。
上述的流程，知识初始化阶段。
如果说：我们处于 运行 阶段，相当于直接根据 URL 地址 去匹配到 相应的方法。
然后，执行它。
执行完之后，当我们停止 Tomcat，或者停止 项目的时候，就会把这些对象，给注销掉。
这就是 Spring项目 整个执行的大概流程（Spring的生命周期）。

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Bean 的 生命周期【经典面试题】

所谓的⽣命周期指的是⼀个对象从诞⽣到销毁的整个⽣命过程，我们把这个过程就叫做⼀个对象的⽣命周期。

 

Bean 的⽣命周期分为以下 5 ⼤部分：

1.实例化 Bean（为 Bean 分配内存空间）
 
2.设置属性（Bean 注⼊和装配）
 
3.Bean 初始化

1、执行各种通知（各种Aware）
比如：
Spring在初始化 bean，是需要给 bean 赋予 id（name）。
而设置 beanName 成功的话，就会生成一个 beadNameAware 通知。
 
2、执行初始化的前置方法
前提：我们重新 前置方法，不然它按照源码来操作。
 
3、执行构造方法，两种执行方式。
  3.1、执行具有 @PostConstruct 注解的方法。【PostConstruct -> 初始化方法】
  3.2、执行 init-method 方法，是 Spring 中 配置文件里面 的 bean 标签所有具有的属性。
这个 两个执行方法，是两个不同时期的产物。
@PostConstruct，是一种通过 注解 来初始化的方法。
init-method，是 xml 时代 的 初始化方法。
但是！它们描述的都是同一件事情 “ 初始化 ”。
 
它们两个执行的优先级：
这么说吧：如果 两种方法，同时存在。
先执行 @PostConstruct 注解的方法，然后执行 init-method 方法。
原因更简单，我们是使用的是高版本的版本，过去的东西终究会被淘汰！
 
4、执行初始化的后置方法

4.使⽤ Bean
5.销毁 Bean

销毁容器的各种方法，如 @PreDestroy，DisposableBean 接⼝⽅法，destroy-method
【 PS1：@PreDestroy 和 destroy-method 之间的关系，与 @PostConstruct 和 init-method 之间的关系，是一样的。】
【PS2：如果重写了 DisposableBean 接口方法，就会执行销毁 Bean】
【PS3：优先级：@PreDestroy > DisposableBean > destroy-method】

 

执行流程图

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实例化和初始化的区别

实例化和属性设置是 Java 级别的系统“事件”，其操作过程不可⼈⼯⼲预和修改；
⽽初始化是给开发者提供的，可以在实例化之后，类加载完成之前进⾏⾃定义“事件”处理。

简单来说 实例化 就是 分配内存空间。
初始化，就是把我们一些参数，方法的具体实现逻辑。。。给加载进去。

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⽣命流程的“故事”

Bean 的⽣命流程看似繁琐，但咱们可以 以⽣活中的场景 来理解它，⽐如我们现在需要买⼀栋房⼦，那么我们的流程是这样的：

1. 先买房（实例化，从⽆到有）；
2. 装修（设置属性）；
3. 买家电，如洗⾐机、冰箱、电视、空调等（[各种]初始化）；
4. ⼊住（使⽤ Bean）；
5. 卖出去（Bean 销毁）。

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⽣命周期演示

bean

import org.springframework.beans.factory.BeanNameAware;
import org.springframework.stereotype.Component;
import javax.annotation.PostConstruct;
import javax.annotation.PreDestroy;
@Component
public class BeanLifeComponent implements BeanNameAware {
    @PostConstruct
    public void postConstruct() {
        System.out.println("执⾏ PostConstruct()");
    }
    public void init() {
        System.out.println("执⾏ BeanLifeComponent init-method");
    }
    @PreDestroy
    public void preDestroy() {
        System.out.println("执⾏：preDestroy()");
    }
    public void setBeanName(String s) {
        System.out.println("执⾏了 setBeanName ⽅法：" + s);
    }
}

 

xml 配置如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
        xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
        xmlns:content="http://www.springframework.org/schema/context"
        xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
        http://www.springframework.org/schema/context
        https://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">
<content:component-scan base-package="com.bit.component">
</content:component-scan>
<beans>
<bean id="beanLifeComponent"
class="com.bit.component.BeanLifeComponent" init-method="init"></bean>
</beans>
</beans>

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调⽤类 / 启动类

import com.bit.controller.BeanLife;
import 
org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
public class BeanLifeTest {
    public static void main(String[] args) {
        ClassPathXmlApplicationContext context =
                new ClassPathXmlApplicationContext("spring-config.xml");
        BeanLife life = context.getBean(BeanLife.class);
        System.out.println("执⾏ main ⽅法");
// 执⾏销毁⽅法
        context.destroy();
    }
}

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总结分析

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思考：为什么要先设置属性在进⾏初始化呢？

也就将 第2部分 和 第3部分 的顺序，能不能打个颠倒？

@Controller
public class UserController {
    @Resource
    private UserService userService;
    @PostConstruct
    public void postConstruct() {
        userService.sayHi();
        System.out.println("执⾏ User Controller 构造⽅法");
    }
}

在上述的代码中，如果 先执行 第三步（初始化），后执行 第二步（设置属性）。
此时代码 会先执行 postConstruct 方法，【初始化方法】
而在这个方法中，它会调用 userService 属性变量。
但是！它还没有注入属性，因此，它还是一个 null 值。
那么！此时 初始化方法 这一调用，就会造成空指针异常！！！！
 
答案显而易见，第二步 和 第三步的位置 的执行顺序，能换吗？
不能！！！！

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总结

本博文介绍了 Bean 的 6 种作⽤域：
1、 singleton：单例作⽤域
2、prototype：原型作⽤域（多例作⽤域）
3、 request：请求作⽤域
4、session：回话作⽤域
5、application：全局作⽤域
6、 websocket：HTTP WebSocket 作⽤域
其中前两种是 spring 核⼼作⽤域，⽽后 4 种是 spring mvc 中的作⽤域，也介绍了 spring 的执⾏流程和 bean 的⽣命周期，其中 bean 的作⽤域是最重要的知识点也是常⻅的⾯试题，⽽ bean ⼤的执⾏流程也⼀定要牢记。