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深入了解SpringIoc(续篇)

news 来源：原创 2025/5/18 10:51:21

注入 Bean 的方式有哪些?

构造函数注入还是 Setter 注入?

Bean 的作用域有哪些?

Bean 是线程安全的吗?

Bean 的生命周期了解么?

注入 Bean 的方式有哪些?

依赖注入 (Dependency Injection, DI) 的常见方式：

构造函数注入：通过类的构造函数来注入依赖项。
Setter 注入：通过类的 Setter 方法来注入依赖项。
Field（字段）注入：直接在类的字段上使用注解（如 @Autowired 或 @Resource）来注入依赖项。

构造函数注入示例：

@Service
public class UserService {private final UserRepository userRepository;public UserService(UserRepository userRepository) {this.userRepository = userRepository;}//...
}

Setter 注入示例：

@Service
public class UserService {private UserRepository userRepository;// 在 Spring 4.3 及以后的版本，特定情况下 @Autowired 可以省略不写@Autowiredpublic void setUserRepository(UserRepository userRepository) {this.userRepository = userRepository;}//...
}

Field 注入示例：

@Service
public class UserService {@Autowiredprivate UserRepository userRepository;//...
}

构造函数注入还是 Setter 注入?

Spring 官方推荐构造函数注入，这种注入方式的优势如下：

依赖完整性：确保所有必需依赖在对象创建时就被注入，避免了空指针异常的风险。
不可变性：有助于创建不可变对象，提高了线程安全性。
初始化保证：组件在使用前已完全初始化，减少了潜在的错误。
测试便利性：在单元测试中，可以直接通过构造函数传入模拟的依赖项，而不必依赖 Spring 容器进行注入。

构造函数注入适合处理必需的依赖项，而 Setter 注入 则更适合可选的依赖项，这些依赖项可以有默认值或在对象生命周期中动态设置。虽然 @Autowired 可以用于 Setter 方法来处理必需的依赖项，但构造函数注入仍然是更好的选择。

在某些情况下（例如第三方类不提供 Setter 方法），构造函数注入可能是唯一的选择。

Bean 的作用域有哪些?

Spring 中 Bean 的作用域通常有下面几种：

singleton : IoC 容器中只有唯一的 bean 实例。Spring 中的 bean 默认都是单例的，是对单例设计模式的应用。
prototype : 每次获取都会创建一个新的 bean 实例。也就是说，连续 getBean() 两次，得到的是不同的 Bean 实例。
request （仅 Web 应用可用）: 每一次 HTTP 请求都会产生一个新的 bean（请求 bean），该 bean 仅在当前 HTTP request 内有效。
session （仅 Web 应用可用） : 每一次来自新 session 的 HTTP 请求都会产生一个新的 bean（会话 bean），该 bean 仅在当前 HTTP session 内有效。
application/global-session （仅 Web 应用可用）：每个 Web 应用在启动时创建一个 Bean（应用 Bean），该 bean 仅在当前应用启动时间内有效。
websocket （仅 Web 应用可用）：每一次 WebSocket 会话产生一个新的 bean。

如何配置 bean 的作用域呢？

xml 方式：

<bean id="..." class="..." scope="singleton"></bean>

注解方式：

@Bean
@Scope(value = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
public Person personPrototype() {return new Person();
}

Bean 是线程安全的吗?

Spring 框架中的 Bean 是否线程安全，取决于其作用域和状态。

我们这里以最常用的两种作用域 prototype 和 singleton 为例介绍。几乎所有场景的 Bean 作用域都是使用默认的 singleton ，重点关注 singleton 作用域即可。

prototype 作用域下，每次获取都会创建一个新的 bean 实例，不存在资源竞争问题，所以不存在线程安全问题。singleton 作用域下，IoC 容器中只有唯一的 bean 实例，可能会存在资源竞争问题（取决于 Bean 是否有状态）。如果这个 bean 是有状态的话，那就存在线程安全问题（有状态 Bean 是指包含可变的成员变量的对象）。

有状态 Bean 示例：

// 定义了一个购物车类，其中包含一个保存用户的购物车里商品的 List
@Component
public class ShoppingCart {private List<String> items = new ArrayList<>();public void addItem(String item) {items.add(item);}public List<String> getItems() {return items;}
}

不过，大部分 Bean 实际都是无状态（没有定义可变的成员变量）的（比如 Dao、Service），这种情况下， Bean 是线程安全的。

无状态 Bean 示例：

// 定义了一个用户服务，它仅包含业务逻辑而不保存任何状态。
@Component
public class UserService {public User findUserById(Long id) {//...}//...
}

对于有状态单例 Bean 的线程安全问题，常见的三种解决办法是：

避免可变成员变量: 尽量设计 Bean 为无状态。
使用ThreadLocal: 将可变成员变量保存在 ThreadLocal 中，确保线程独立。
使用同步机制: 利用 synchronized 或 ReentrantLock 来进行同步控制，确保线程安全。

这里以 ThreadLocal为例，演示一下ThreadLocal 保存用户登录信息的场景：

public class UserThreadLocal {private UserThreadLocal() {}private static final ThreadLocal<SysUser> LOCAL = ThreadLocal.withInitial(() -> null);public static void put(SysUser sysUser) {LOCAL.set(sysUser);}public static SysUser get() {return LOCAL.get();}public static void remove() {LOCAL.remove();}
}

Bean 的生命周期了解么?

创建 Bean 的实例：Bean 容器首先会找到配置文件中的 Bean 定义，然后使用 Java 反射 API 来创建 Bean 的实例。
Bean 属性赋值/填充：为 Bean 设置相关属性和依赖，例如@Autowired 等注解注入的对象、@Value 注入的值、setter方法或构造函数注入依赖和值、@Resource注入的各种资源。
Bean 初始化：
- 如果 Bean 实现了 BeanNameAware 接口，调用 setBeanName()方法，传入 Bean 的名字。
- 如果 Bean 实现了 BeanClassLoaderAware 接口，调用 setBeanClassLoader()方法，传入 ClassLoader对象的实例。
- 如果 Bean 实现了 BeanFactoryAware 接口，调用 setBeanFactory()方法，传入 BeanFactory对象的实例。
- 与上面的类似，如果实现了其他 *.Aware接口，就调用相应的方法。
- 如果有和加载这个 Bean 的 Spring 容器相关的 BeanPostProcessor 对象，执行postProcessBeforeInitialization() 方法
- 如果 Bean 实现了InitializingBean接口，执行afterPropertiesSet()方法。
- 如果 Bean 在配置文件中的定义包含 init-method 属性，执行指定的方法。
- 如果有和加载这个 Bean 的 Spring 容器相关的 BeanPostProcessor 对象，执行postProcessAfterInitialization() 方法。
销毁 Bean：销毁并不是说要立马把 Bean 给销毁掉，而是把 Bean 的销毁方法先记录下来，将来需要销毁 Bean 或者销毁容器的时候，就调用这些方法去释放 Bean 所持有的资源。
如果 Bean 实现了 DisposableBean 接口，执行 destroy() 方法。
如果 Bean 在配置文件中的定义包含 destroy-method 属性，执行指定的 Bean 销毁方法。或者，也可以直接通过@PreDestroy 注解标记 Bean 销毁之前执行的方法。

AbstractAutowireCapableBeanFactory 的 doCreateBean() 方法中能看到依次执行了这 4 个阶段：

protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)throws BeanCreationException {// 1. 创建 Bean 的实例BeanWrapper instanceWrapper = null;if (instanceWrapper == null) {instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);}Object exposedObject = bean;try {// 2. Bean 属性赋值/填充populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);// 3. Bean 初始化exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);}// 4. 销毁 Bean-注册回调接口try {registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);}return exposedObject;
}

Aware 接口能让 Bean 能拿到 Spring 容器资源。

Spring 中提供的 Aware 接口主要有：

BeanNameAware：注入当前 bean 对应 beanName； BeanClassLoaderAware：注入加载当前 bean 的 ClassLoader； BeanFactoryAware：注入当前 BeanFactory 容器的引用。

public interface BeanPostProcessor {// 初始化前置处理default Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {return bean;}// 初始化后置处理default Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {return bean;}}

postProcessBeforeInitialization：Bean 实例化、属性注入完成后，InitializingBean#afterPropertiesSet方法以及自定义的 init-method 方法之前执行；
postProcessAfterInitialization：类似于上面，不过是在 InitializingBean#afterPropertiesSet方法以及自定义的 init-method 方法之后执行。

InitializingBean 和 init-method 是 Spring 为 Bean 初始化提供的扩展点。

public interface InitializingBean {// 初始化逻辑void afterPropertiesSet() throws Exception;
}

指定 init-method 方法，指定初始化方法：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd"><bean id="demo" class="com.chaycao.Demo" init-method="init()"/></beans>

如何记忆呢？

整体上可以简单分为四步：实例化 —> 属性赋值 —> 初始化 —> 销毁。
初始化这一步涉及到的步骤比较多，包含 Aware 接口的依赖注入、BeanPostProcessor 在初始化前后的处理以及 InitializingBean 和 init-method 的初始化操作。
销毁这一步会注册相关销毁回调接口，最后通过DisposableBean 和 destory-method 进行销毁。

深入了解SpringIoc(续篇)

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