Spring bean Scope作用域及线程安全问题场景分析_spring scope应用场景

Scope作用域

在 Spring IoC 容器中具有以下几种作用域：

• singleton：单例模式，在整个Spring IoC容器中，使用singleton定义的Bean将只有一个实例，适用于无状态bean；
• prototype：原型模式，每次通过容器的getBean方法获取prototype定义的Bean时，都将产生一个新的Bean实例，适用于有状态的Bean；
• request：对于每次HTTP请求，使用request定义的Bean都将产生一个新实例，即每次HTTP请求将会产生不同的Bean实例。只有在Web应用中使用Spring时，该作用域才有效；
• session：对于每次HTTP Session，使用session定义的Bean豆浆产生一个新实例。同样只有在Web应用中使用Spring时，该作用域才有效；
• globalsession：每个全局的HTTP Session，使用session定义的Bean都将产生一个新实例。典型情况下，仅在使用portlet context的时候有效。同样只有在Web应用中使用Spring时，该作用域才有效。

@scope默认是单例模式（singleton）,如果需要设置的话@scope("prototype")
或xml配置如下：

 

<bean id="service1" class="com.test.TestServiceImpl1" scope="singleton" />  
<bean id="service2" class="com.test.TestServiceImpl2" scope="prototype" />  

无状态会话bean

bean一旦实例化就被加进会话池中，各个用户都可以共用。即使用户已经消亡，bean 的生命期也不一定结束，它可能依然存在于会话池中，供其他用户调用。
由于没有特定的用户，那么也就不能保持某一用户的状态，所以叫无状态bean。但无状态会话bean 并非没有状态，如果它有自己的属性（变量），那么这些变量就会受到所有调用它的用户的影响。

有状态会话bean

每个用户有自己特有的一个实例，在用户的生存期内，bean保持了用户的信息，即“有状态”；一旦用户灭亡（调用结束或实例结束），bean的生命期也告结束。即每个用户最初都会得到一个初始的bean。

有状态bean，如果配置为singleton，会出现线程安全问题

示例：

 

package com.test;    
public class TestServiceImpl implements TestService{  
    private User user;
    public void test1(User u) throws Exception {  
        this.user = u;                          //1  
        test2();  
    }  
    
    public void test2() throws Exception {  
        System.out.println(user.getId());       //2 
    }     
}

如果该Bean配置为singleton,在并发访问下会出现问题
假设有2个用户user1,user2访问，都调用到了该Bean。
1.当user1 调用到程序中的1步骤的时候，该Bean的私有变量user被付值为user1；
2.理想的状况，当user1走到2步骤的时候，私有变量user应该为user1;
3.但如果在user1调用到2步骤之前，user2开始运行到了1步骤了，由于单态的资源共享，则私有变量user被修改为user2；
4.这种情况下，user1的步骤2用到的user.getId()实际用到是user2的对象。
实际应该是这个例子不应该用实例变量，这样就使得这个Bean由无状态变成了有状态Bean。

常用web架构，线程安全问题场景分析

1.SSH架构系统

对于SSH架构的系统，很少关心这方面，因为我们用到的一般都是singleton. Bean的注入由Spring管理。

Struts2中的Action因为会有User这样的实例对象，是有状态信息的，在多线程环境下是不安全的，所以Struts2默认的实现是Prototype模式。也就是每个请求都新生成一个Action实例，所以不存在线程安全问题。需要注意的是，如果由Spring管理action的生命周期， scope要配成prototype作用域。

Struts1是基于单例模式实现，也就是只有一个Action实例供多线程使用。默认的模式是前台页面数据通过actionForm传入，在action中的excute方法接收，这样action是无状态的，所以一般情况下Strunts1是线程安全的。如果Action中用了实例变量，那么就变成有状态了，同样是非线程安全的。像下面这样就是线程不安全的。

 

/** 
 * 非线程安全的Struts1示例  
 *  
 */  
public class UserAction extends Action {  
    // 因为Struts1是单例实现，有状态情况下，对象引用是非线程安全的  
    private User user;  
    public void execute() {  
        // do something...  
    }  
    public User getUser() {  
        return user;  
    }  
    public void setUser(User user) {  
        this.user = user;  
    }  
}  

2.Servlet

Servlet体系结构是建立在Java多线程机制之上的，它的生命周期是由Web 容器负责的。
一个Servlet类在Application中只有一个实例存在，有多个线程在使用这个实例。这是单例模式的应用。
无状态的单例是线程安全的，但我们如果在Servlet里用了实例变量(私有变量)，那么就变成有状态了，是非线程安全的。
如下面的用法就是不安全的,因为user是有状态信息的。

 

public class UserServlet HttpServlet{     
    private User user;   
    public void doGet (HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)throws ServletException, IOException{  
        //do something...  
    }  
} 

Spring容器中的Bean是否线程安全，容器本身并没有提供Bean的线程安全策略，因此可以说Spring容器中的Bean本身不具备线程安全的特性，但是具体还是要结合具体scope的Bean去研究。

Spring 的 bean 作用域（scope）类型

1、singleton:单例，默认作用域。

2、prototype:原型，每次创建一个新对象。

3、request:请求，每次Http请求创建一个新对象，适用于WebApplicationContext环境下。

4、session:会话，同一个会话共享一个实例，不同会话使用不用的实例。

5、global-session:全局会话，所有会话共享一个实例。

线程安全这个问题，要从单例与原型Bean分别进行说明。

原型Bean

对于原型Bean,每次创建一个新对象，也就是线程之间并不存在Bean共享，自然是不会有线程安全的问题。

单例Bean

对于单例Bean,所有线程都共享一个单例实例Bean,因此是存在资源的竞争。

如果单例Bean,是一个无状态Bean，也就是线程中的操作不会对Bean的成员执行查询以外的操作，那么这个单例Bean是线程安全的。比如Spring mvc 的 Controller、Service、Dao等，这些Bean大多是无状态的，只关注于方法本身。

对于有状态的bean，Spring官方提供的bean，一般提供了通过ThreadLocal去解决线程安全的方法，比如RequestContextHolder、TransactionSynchronizationManager、LocaleContextHolder等。

使用ThreadLocal的好处

使得多线程场景下，多个线程对这个单例Bean的成员变量并不存在资源的竞争，因为ThreadLocal为每个线程保存线程私有的数据。这是一种以空间换时间的方式。

当然也可以通过加锁的方法来解决线程安全，这种以时间换空间的场景在高并发场景下显然是不实际的。

总结

• singleton会造成资源混乱问题,而如果是prototype的话，就不会出现资源共享的问题。（即不会出现线程安全的问题）
• 应该尽量使用无状态Bean.如果在程序中出现私有变量（该bean会变为有状态的，一旦在其他线程中发生改变，就会产生线程不安全），解决方案就是尽量替换为方法中的参数。对于每个访问私有变量的方法增加变量传入（参数传入）或者通过ThreadLocal来获取。
• 如果用有状态的bean，就要用prototype模式，每次在注入的时候就重新创建一个bean，在多线程中互不影响。
• 如Service层、Dao层用默认singleton就行，虽然Service类也有dao这样的属性，但dao这些类都是没有状态信息的，也就是相当于不变(immutable)类，所以不影响。
• Stateless无状态用单例Singleton模式，Stateful有状态就用原型Prototype模式。