【Spring】bean的作用域（@Scope） - singleton、prototype

已知spring 3+已拥有多种不同的作用域: singleton(默认)、prototype、request、session、global session。(参考: spring中scope作用域(转))

到目前为止，其实还没在项目中实际遇到要修改作用域的情况。

但却知道有大概类似这么一种说法: spring的bean中不允许(或不建议)定义成员变量，不管是public还是private。

但之前在做一个功能的时候确实遇到了想在service定义一个成员变量Map类型的，但有映像spring中默认是单例，结合单例的特性。考虑到可能定义成员变量有问题，所以就重新回来看一下。

(最后也没采用定义成员变量的方式，还是用的参数传递。)

一、测试singleton、prototype的差异

1.1 singleton主要测试代码

@Controller
@Scope("singleton")
public class SingletonController {
    @Autowired
    private SingletonService singletonService;
    private Integer controllerIndex = 1;

    @RequestMapping("/singleton")
    @ResponseBody
    public Map<String, Object> singleton(){
        Map<String, Object> rs = new HashMap<>();
        rs.put("service_index",singletonService.getIndex());
        rs.put("controller_index",controllerIndex);
        rs.put("controller_hashCode",this.hashCode());
        rs.put("service_hashCode",singletonService.hashCode());
        rs.put("cache",singletonService.getCache());
        return rs;
    }
}

@Service
@Scope("singleton")
public class SingletonService {
    private Map<String,Object> cache = new HashMap<>();
    private Integer index = 1;

    public Map<String, Object> getCache() {
        return cache;
    }

    public Integer getIndex() {
        cache.put("index-"+index,index);
        return index++;
    }
}

结果猜想:

1) 每次请求后controller_index、service_index都在递增。

2) controller_hashCode、service_hashCode每次都保持不变,因为单例只有一个实例。(java中得不到内存地址,变相的hashCode在一定情况下可以表示内存)

3) cache的key/value一直在增多，请求一次多一个。

这些全部都符合单例的特性。

1.2 prototype主要测试代码

@Controller
@Scope("prototype")
public class PrototypeController {
    @Autowired
    private PrototypeService prototypeService;
    private Integer controllerIndex = 1;

    @RequestMapping("/prototype")
    @ResponseBody
    public Map<String, Object> singleton(){
        Map<String, Object> rs = new HashMap<>();
        rs.put("service_index",prototypeService.getIndex());
        rs.put("controller_index",controllerIndex);
        rs.put("controller_hashCode",this.hashCode());
        rs.put("service_hashCode",prototypeService.hashCode());
        rs.put("cache",prototypeService.getCache());
        return rs;
    }
}

@Service
@Scope("prototype")
public class PrototypeService {
    private Map<String,Object> cache = new HashMap<>();
    private Integer index = 1;

    public Map<String, Object> getCache() {
        return cache;
    }

    public Integer getIndex() {
        cache.put("index-"+index,index);
        return index++;
    }
}

结果猜想:

1) controller_index、service_index始终都是1。

2) controller_hashCode、service_hashCode每次都在改变。

3) cache只有一个key/value,即{"index-1": 1}。

1.3 结论

实际的结果和猜想完全符合，就是简单的单例/多例的区别。

所以如果存在类似的代码:

@Service
@Scope("singleton")
public class SingletonService {
    private Map<String,Object> cache = null;

    public void aMethod() {
        cache = new HashMap<>();
        // 一些逻辑
        cache.put(...);
        bMethod();
    }

    public void bMethod() {
        Object obj = cache.get(...);
        // 一些逻辑
    }
}

想现在aMethod()中处理一些逻辑，然后把符合的保存起来供bMethod()使用。并且你简单的测试不会有问题，因为是单线程的测试。

但现在整体来看，如果多个用户同时操作。本来A是put(1,"a")，但是此时B又紧接着put(1,"b")。A先进入bMethod()，那么get(1) = "b"，这就是明显的多线程并发问题。

当然可以把Scope改成prototype，但现在的处境是: 1) 没绝对的比较。2) 整个项目中并没有用prototype的先例。

所以最常见的作法是改成方法传参:

@Service
@Scope("singleton")
public class SingletonService {

    public void aMethod() {
        private Map<String,Object> cache = new HashMap<>();
        // 一些逻辑
        cache.put(...);
        bMethod();
    }

    public void bMethod(Map<String,Object> cache) {
        Object obj = cache.get(...);
        // 一些逻辑
    }
}

二、此文的真正目的

简单目的: 在spring默认情况下的bean中定义成员变量带来的风险。

但，其实是记录spring是怎么解决线程安全的。(详见: Spring单例与线程安全小结)

我个人对线程也不是足够了解，去零零碎碎看过，但实际项目中确实还没完全真正的结果过。

但在以前看过过一篇文章(就是上面那篇)，写spring是怎么解决线程安全的，写spring利用的不是线程同步机制(synchronized)而是用的ThreadLocal。

这只记录下两者的差异，主要还是上面那篇博客中说的。

synchronized: 时间换空间，以较慢的执行时间来节约空间的被占用。

在同步机制中，通过对象的锁机制保证同一时间只有一个线程访问变量。这时该变量是多个线程共享的，使用同步机制要求程序慎密地分析什么时候对变量进行读写，什么时候需要锁定某个对象，什么时候释放对象锁等繁杂的问题，程序设计和编写难度相对较大。

ThreadLocal: 空间换时间，占用更多的空间来换取较快的执行时间。

在ThreadLocal中，会为每一个线程提供一个独立的变量副本，从而隔离了多个线程对数据的访问冲突。因为每一个线程都拥有自己的变量副本，从而也就没有必要对该变量进行同步了。ThreadLocal提供了线程安全的共享对象，在编写多线程代码时，可以把不安全的变量封装进ThreadLocal。

ps: 最近很长一段时间一直相当烦躁，此文章本来很简单，但写到最后我自己都不知道自己到底想表达什么、想记录什么....感觉更像应付式的给自己一个任务，形式一般的写一篇文章....