Spring原理：Bean详解（含源码分析）

一、Bean 的创建

在Spring框架中，Bean是构成应用程序的基本组件，Spring容器负责管理这些Bean的生命周期和配置。Spring通过DI和IoC减少组件间的耦合度。

在Spring框架中，创建Bean的方式主要有两种：通过@Component注解以及相关的派生注解（如@Service, @Repository, @Controller），和通过@Bean注解。这两种方式各有特点，适用于不同的场景。以下是对这两种方式的详细解释：

1. 使用@Component及其派生注解

• @Component是一个通用的立体化注解，用于指示Spring框架该类是一个组件类，Spring应该为这个类创建Bean实例。

• 这个注解及其派生注解（@Service, @Repository, @Controller）都是通过类路径扫描自动检测来自动注册Bean的。这些注解通常用于自动扫描和自动装配Bean到Spring容器中。

  @Component
  public class MyComponent {
      // 类体
  }
  
  @Service
  public class MyService {
      // 服务层逻辑
  }
  
  @Repository
  public class MyRepository {
      // 数据访问逻辑
  }
  
  @Controller
  public class MyController {
      // Web层逻辑
  }

  特点

• 被注解的类将自动被Spring容器扫描和实例化。

• 适用于那些不需要太多自定义配置的Bean，主要通过类型安全的方式进行依赖注入。

2. 使用@Bean注解

• @Bean注解通常用于配置类中，方法级别的注解，用于显式声明一个Bean，以及其生命周期的配置。

• 使用@Bean的方法返回一个对象的实例，Spring容器将注册返回的对象作为Bean

  @Configuration
  public class AppConfig {
      @Bean
      public MyBean myBean() {
          return new MyBean();
      }
  }
  
  public class MyBean {
      public void doSomething() {
          // 业务逻辑
      }
  }

• 提供了更多的灵活性，可以在方法中编写复杂的实例化逻辑。

• 适用于需要程序员精确控制Bean初始化方式和配置的场合，包括依赖的注入方式、作用域、生命周期回调等。

• @Component注解适用于自动扫描和装配，当你有大量需要注册的类且不需要特别指定太多配置时非常有用。

• @Bean注解提供了更精细的控制，特别适用于创建第三方库的对象，或者复杂的初始化逻辑，以及当你需要显式配置某些属性时。

二、Bean的使用和依赖注入（DI）

在Spring框架中，Bean的使用包括它们的创建、管理以及依赖注入（DI）。ApplicationContext是Spring的高级容器，负责实例化、配置和组装Bean。

1. 依赖注入（DI）

依赖注入是一种允许对象定义它们依赖关系的设计模式，而无需知道如何构造它们。在Spring中，依赖注入主要有以下几种方式：

构造器注入：通过类的构造器注入依赖，这是推荐的注入方式，因为它可以保证所需依赖的不变性和必需性。

@Component
public class MyService {
    private final MyRepository repository;

    @Autowired
    public MyService(MyRepository repository) {
        this.repository = repository;
    }
}

Setter注入：通过公开的setter方法注入依赖，适用于可选依赖。

@Component
public class MyService {
    private MyRepository repository;

    @Autowired
    public void setRepository(MyRepository repository) {
        this.repository = repository;
    }
}

字段注入：直接在字段上注入依赖，虽然方便但是不推荐使用，因为它可能会导致依赖不明确和难以进行单元测试。

@Component
public class MyService {
    @Autowired
    private MyRepository repository;
}

2. ApplicationContext

ApplicationContext是Bean工厂的扩展，提供了更多企业级功能，是Bean生命周期管理和高级配置的中心。Spring应用中的所有Bean都是由ApplicationContext管理的，它提供了以下功能：

• Bean实例化和配置 ：容器使用Bean定义（如通过@Component或@Bean注解提供的配置）来创建和配置所有的Bean。
• 自动装配 ：ApplicationContext自动检测并配置Bean之间的依赖关系。
• 国际化：提供国际化的文本消息。
• 事件传播：支持事件和监听器，允许Bean接收数据变更或容器事件的通知。
• 不同层次的上下文：支持多个层次的上下文，允许继承配置。

以下是一个使用ApplicationContext获取Bean实例的简单例子：

public class MyApp {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
        MyService myService = ctx.getBean(MyService.class);
        myService.performService();
    }
}

三、Bean的作⽤域

作用域定义了Bean实例的创建、管理、和访问方式。下面是对每种作用域的详细介绍：

1. Singleton（单例作用域）

• 描述：这是Spring默认的作用域。在这种作用域中，Spring容器中每个Spring Bean定义只会创建一个实例。该实例在整个容器中是共享的，所有对该Bean请求都返回同一个实例。

• 用途 ：适用于无状态的服务或单例模式需要的场合。

  @Component
  public class SingletonService {
      public void serviceMethod() {
          System.out.println("Singleton instance method called.");
      }
  }

2. Prototype（原型作用域）

• 描述：每次请求Bean时，Spring容器都会创建一个新的Bean实例，而不是返回现有的Bean。

• 用途 ：适用于每个使用者都需要一个新实例的情况，例如，使用Bean来维护用户的状态。

  @Component
  @Scope("prototype")
  public class PrototypeBean {
      public void beanMethod() {
          System.out.println("Prototype instance " + this + " method called.");
      }
  }

3. Request（请求作用域）

• 描述：该Bean作用域限定在单个HTTP请求内。每个HTTP请求都会创建一个新的Bean实例，该实例仅在当前HTTP请求内有效。(依赖Web MVC)

• 用途 ：适用于Web应用程序，每次HTTP请求需要独立处理的数据。

  @Component
  @Scope(value = WebApplicationContext.SCOPE_REQUEST, proxyMode = ScopedProxyMode.TARGET_CLASS)
  public class RequestBean {
      public void printId() {
          System.out.println("Request bean instance " + System.identityHashCode(this));
      }
  }

4. Session（会话作用域）

• 描述：该Bean作用域限定在HTTP会话内。每个HTTP会话创建一个Bean实例，该实例在整个会话期间共享。(依赖Web MVC)

• 用途 ：适用于需要维护用户会话数据的情况，如用户登录信息。

  @Component
  @Scope(value = WebApplicationContext.SCOPE_SESSION, proxyMode = ScopedProxyMode.TARGET_CLASS)
  public class SessionBean {
      public void printId() {
          System.out.println("Session bean instance " + System.identityHashCode(this));
      }
  }

5. Application（应用作用域）

• 描述：Bean的作用域限定在ServletContext的生命周期内。这意味着Bean是全局共享的，与Singleton作用域类似，但是范围限定在整个Web应用上下文。(依赖Web MVC)

• 用途 ：适用于需要跨多个Servlet共享数据的场合，如全局配置数据。

  @Component
  @Scope(value = WebApplicationContext.SCOPE_APPLICATION, proxyMode = ScopedProxyMode.TARGET_CLASS)
  public class ApplicationBean {
      public void printId() {
          System.out.println("Application scope bean instance " + System.identityHashCode(this));
      }
  }

6. Websocket（WebSocket作用域）

• 描述：Bean的生命周期绑定到WebSocket会话的生命周期。每个WebSocket会话会创建一个Bean实例。(依赖Web MVC)

• 用途 ：适用于基于WebSocket的通信应用，每个WebSocket会话需要单独管理的数据。

  @Component
  @Scope("websocket")
  public class WebSocketBean {
      public void handleMessage(String message) {
          System.out.println("Handling message in WebSocket session bean: " + message);
      }
  }

  对于request, session, 和 websocket 作用域，你需要配置相应的Web环境和websocket配置，可能还需要使用proxyMode = ScopedProxyMode.TARGET_CLASS以确保Bean是正确代理的，特别是在单例Bean中注入这些作用域的Bean时