在spring boot应用中，默认情况下，通过`@bean`注解声明的对象是单例的，即所有注入点共享同一个实例。然而，对于`resttemplatebuilder`等有状态对象，这种共享可能导致意外的副作用。本文将详细介绍如何利用`@scope(“prototype”)`注解来创建非共享的、每次注入都生成新实例的bean，从而有效管理有状态组件，避免潜在的并发问题和状态污染。
理解Spring Bean的默认作用域
spring框架在管理Bean时，默认采用“单例”（Singleton）作用域。这意味着，当您在一个配置类中使用@Bean注解声明一个方法时，Spring IoC容器只会创建该Bean的一个实例。所有后续对该Bean的注入请求（通过@Autowired等）都将获得并共享这同一个实例。这种设计对于无状态的Bean来说非常高效，因为它减少了对象的创建和垃圾回收的开销。
然而，当Bean本身是有状态的，或者其内部状态在不同使用场景下需要独立维护时，默认的单例作用域就会带来问题。例如，RestTemplateBuilder是一个常见的Spring应用组件，用于构建RestTemplate实例。RestTemplateBuilder是有状态的，如果在构建过程中对其进行配置（如添加拦截器、设置超时等），这些配置会影响到所有使用该单例RestTemplateBuilder实例的地方，可能导致意料之外的副作用和行为冲突。
创建非共享（原型）Bean
为了解决有状态Bean的共享问题，Spring提供了“原型”（Prototype）作用域。当一个Bean被定义为原型作用域时，spring容器在每次请求该Bean时都会创建一个全新的实例。这确保了每个注入点都拥有一个独立的对象实例，从而避免了状态污染和副作用。
要将一个Bean定义为原型作用域，只需在@Bean注解的同时，添加@Scope(“prototype”)注解即可。
示例代码
以下是如何在spring boot中定义一个原型作用域的Bean的示例：
import org.springframework.context.annotation.Bean; import org.springframework.context.annotation.Configuration; import org.springframework.context.annotation.Scope; import org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableBeanFactory; @Configuration public class appConfig { /** * 定义一个原型作用域的Person Bean。 * 每次注入或请求该Bean时，Spring都会创建一个新的Person实例。 */ @Bean @Scope("prototype") public Person personPrototype() { System.out.println("Creating a new Person prototype instance."); return new Person(); } /** * 另一种定义原型作用域的方式，使用ConfigurableBeanFactory常量。 * 这种方式更具类型安全性，推荐使用。 */ @Bean @Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE) public MyService myServicePrototype() { System.out.println("Creating a new MyService prototype instance."); return new MyService(); } } // 示例实体类 class Person { private String name; // ... getters and setters } // 示例服务类 class MyService { private String config; // ... getters and setters }
在上面的示例中，personPrototype()方法和myServicePrototype()方法都创建了原型作用域的Bean。每次有其他组件通过@Autowired请求Person或MyService时，Spring容器都会执行相应的@Bean方法，并返回一个新的对象实例。
使用ConfigurableBeanFactory常量
为了提高代码的可读性和类型安全性，推荐使用ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE常量来指定原型作用域，而不是直接使用字符串”prototype”。
import org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableBeanFactory; import org.springframework.context.annotation.Scope; // ... 其他导入 @Bean @Scope(value = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE) public MyService myServicePrototype() { return new MyService(); }
原型Bean的生命周期管理
与单例Bean不同，Spring容器对原型Bean的生命周期管理有限。Spring负责创建原型Bean并将其交给客户端，但此后，容器不再跟踪其生命周期。这意味着，对于原型Bean的销毁回调（如@PreDestroy注解或DisposableBean接口），Spring容器不会自动调用。客户端代码需要自行负责原型Bean的清理工作，例如手动释放资源。
何时使用原型作用域
原型作用域主要适用于以下场景：
- 有状态的Bean：当Bean内部包含需要在不同使用场景下独立维护的状态时，如RestTemplateBuilder、StringBuilder、date对象等。
- 线程不安全的Bean：如果一个Bean不是线程安全的，并且需要在多线程环境中并发使用，将其定义为原型可以为每个线程提供独立的实例。
- 每次请求都需要全新实例的场景：例如，在Web应用中，每个http请求可能需要一个全新的、独立的业务处理对象。
注意事项
- 性能开销：由于每次请求都会创建新实例，原型Bean的创建和垃圾回收开销会比单例Bean高。因此，不应滥用原型作用域，只在确实需要时使用。
- 依赖注入：Spring容器在创建原型Bean时，会解析并注入其依赖。但如果原型Bean依赖于一个单例Bean，该单例Bean只会在原型Bean首次创建时注入一次。
- AOP代理：如果原型Bean需要被AOP代理，Spring会为每个原型实例创建一个独立的代理对象。
总结
Spring Bean的作用域是管理对象生命周期的核心概念。虽然默认的单例作用域在大多数情况下表现良好，但对于有状态或需要独立实例的Bean，如RestTemplateBuilder，理解并正确使用原型（@Scope(“prototype”)）作用域至关重要。通过为这些特定Bean配置原型作用域，我们可以有效地避免潜在的状态冲突和副作用，确保应用程序的稳定性和可预测性。在决定Bean的作用域时，务必根据其实际需求和特性进行权衡。