高级java每日一道面试题-2024年8月24日-框架篇[Spring篇]-Spring Bean 的作用域之间有什么区别?

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面试官: Spring Bean 的作用域之间有什么区别?

我回答:

在Spring框架中，Bean的作用域（Scope）定义了Bean的生命周期和可见性。Spring提供了几种不同的作用域，每种作用域都适用于不同的场景和需求。以下是Spring Bean中常见的作用域及其之间的区别：

singleton（单例）

• 描述: singleton 是 Spring 默认的作用域。
• 定义：
  • 当一个Bean的作用域被设置为singleton时，Spring IoC容器仅会创建该Bean定义的一个实例。这个单一的实例会被存储到Singleton缓存中，并且对于所有后续的Bean请求和引用，都会返回这个缓存的实例。
• 特点:
  • 在一个 Spring IoC 容器中，每个 Bean 只有一个实例。
  • 即使多次请求同一个 Bean，容器也会返回第一次创建的那个实例。
  • 单例 Bean 在容器启动时创建，除非配置了懒加载（lazy-init）。
• 适用场景：
  • 适用于无状态的服务类，因为它们是共享的，可以节省内存，创建成本较高的对象，如数据库连接池、线程池等。
• 注意：
  • 如果Bean是有状态的（即其状态会随着方法的调用而改变），并且被配置为singleton，可能会导致数据不一致的问题。

prototype（原型）

• 定义：
  • prototype 作用域为每个请求创建一个新的 Bean 实例。每次通过Spring容器请求prototype作用域的Bean时，都会创建一个新的Bean实例。也就是说，每次注入或者通过Spring应用上下文获取该Bean时，都会得到一个新的实例。
• 特点:
  • 每次请求同一个 Bean 时，都会创建一个新的实例。
  • 这些实例在容器中不存在任何共享状态。
  • Prototype Bean 在每次请求时创建，不会缓存实例。
• 适用场景：
  • 适合创建轻量级的对象，如临时对象或那些不需要共享状态的对象。因为每次请求都会得到一个新的实例，从而避免数据共享导致的问题。
• 注意：
  • 由于每次请求都会创建新的实例，可能会导致内存占用过高，特别是在高并发场景下。

request（请求）

• 定义：
  • request 作用域在 Web 应用中可用，每次HTTP请求都会创建一个新的Bean实例，并且该Bean实例仅在当前HTTP请求内有效。
• 特点:
  • 每个 HTTP 请求都会创建一个新的实例。
  • 实例与特定的 HTTP 请求绑定。
• 适用场景：
  • 适用于Web应用程序中，需要绑定到HTTP请求的生命周期的场景，比如记录请求信息的Bean，如表单对象等。
• 注意：
  • 该作用域仅在基于Web的Spring ApplicationContext中有效。

session（会话）

• 定义：
  • session 作用域在 Web 应用中可用，每个HTTP会话都会创建一个新的Bean实例，且该实例仅在当前HTTP会话内有效。
• 特点:
  • 每个 HTTP Session 都会创建一个新的实例。
  • 实例与特定的 HTTP Session 绑定。
• 适用场景：
  • 适用于需要跨多个请求保持用户数据的情况，比如用户登录信息的Bean。
• 注意：
  • 该作用域也仅在基于Web的Spring ApplicationContext中有效。

application（应用）

• 定义：
  • 在整个ServletContext的生命周期内，Spring IoC容器仅会创建该Bean定义的一个实例，并且这个实例会被存储在ServletContext中。
• 特点:
  • 整个 Web 应用只创建一个实例。
  • 与 singleton 类似，但更明确地指出它是针对 Web 应用的。
• 适用场景：
  • 适合创建需要在整个 Web 应用中共享的对象，适用于Web应用程序中需要跨多个用户会话共享数据的情况。
• 注意：
  • 该作用域也仅在基于Web的Spring ApplicationContext中有效。

websocket（WebSocket）(扩展)

• 定义：
  • WebSocket作用域是Spring 4.0中引入的，用于支持WebSocket的生命周期。对于每个WebSocket会话，都会创建一个新的Bean实例。
• 适用场景：
  • 适用于需要绑定到WebSocket会话的场景。
• 注意：
  • 该作用域在支持WebSocket的Spring ApplicationContext中有效。

Global Session （扩展）

• 描述: globalSession 作用域在 Web 应用中可用，特别是在 Portlet 环境中。
• 特点:
  • 为每个全局会话创建一个新的 Bean 实例。
  • 实例与全局会话绑定。
• 应用场景:
  • 适用于 Portlet 环境中的 Bean，这些 Bean 需要在全局会话范围内共享状态。
• 注意：
  • 在标准的Web应用框架中，globalSession 并不是一个普遍认可或内置的作用域。通常，Web应用中的会话（Session）是基于用户的，即每个用户都有其独立的会话空间，用于存储用户特定的数据。然而，在某些特定的应用场景下，可能需要一种跨用户的全局会话（globalSession）机制，以实现数据在多个用户之间的共享。这种机制并不是由Spring或类似框架直接提供的标准功能，而是需要通过其他手段（如使用外部存储系统如Redis）来实现。

区别总结

• Singleton vs Prototype:

  • Singleton: 整个容器只有一个实例，适合重量级对象。
  • Prototype: 每次请求都会创建新的实例，适合轻量级对象。

• Request vs Session:

  • Request: 与 HTTP 请求绑定，每个请求创建一个实例。
  • Session: 与 HTTP Session 绑定，每个会话创建一个实例。

• Global Session vs Application:

  • Global Session: 特定于 Portlet 环境，每个全局会话创建一个实例。
  • Application: 整个 Web 应用只有一个实例，与 singleton 类似。

总结：

选择合适的 Bean 作用域对于保证应用的性能和正确性至关重要。合理地使用不同的作用域可以帮助你更好地管理应用的状态和生命周期。

• singleton 适用于无状态的共享Bean。
• prototype 适用于有状态的Bean，但需注意内存使用。
• request、session 和 application 适用于Web应用程序，分别绑定到HTTP请求、会话和应用的生命周期。
• websocket 适用于WebSocket会话。