spring怎么确保bean的单例模式 spring bean 单例

目录

Java单例

单例与多例、无状态与有状态

Spring Bean

Spring使用ThreadLocal解决线程安全问题 

Spring 是如何解决并发访问的线程安全性问题

线程阻塞，单例模式的理解

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Java单例

在了解spring bean单例之前先温习一下java单例模式。

java单例模式确保一个类只有一个实例，自行提供这个实例并向整个系统提供这个实例。
特点：
1，一个类只能有一个实例；
2，自己创建这个实例；
3，整个系统都要使用这个实例。

单例模式，能避免实例重复创建；
单例模式，应用于避免存在多个实例引起程序逻辑错误的场合；
单例模式，较节约内存。

有多种模式，先了解其中的两种：

饿汉式（静态常量）

public class Singleton {
    private final static Singleton INSTANCE = new Singleton();
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}

优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。

缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到Lazy Loading的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费。

懒汉式(线程安全，同步方法)[不推荐用]

public class Singleton {

    private static Singleton singleton;
    private Singleton() {}
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

缺点：效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候，执行getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了，后面的想获得该类实例，直接return就行了。方法进行同步效率太低要改进。

单例与多例、无状态与有状态

单例：某个类系统范围内只有一个实例

多例：某个类在系统范围内同时有多个实例

无状态类：类中没有状态信息，一般是无成员变量或成员变量的值是不变的。 

有状态类：类中有状态信息，一般表现成员变量的值可变，在某一时该被调用而改变状态，之后再调用时获取其正确的状态。

有状态类的实例 ，一般是多例的，用于保存多个相同类型的不同状态值。因为只有一个实例，单线程重复调用情况下可能覆盖实例中之前的成员变量值、多线程下一次调用也可能覆盖实例中之前的成员变量值，造成状态丢失，就需要多个实例来保存不同的状态。

无状态类的实例，一般是单例的，因为没有状态，所以单线程下重复调用或多线程下调用对实例没有影响。

 

有状态的单例：这种情况是为了全局共享状态，状态的修改需要加锁，保证线程的安全性。

单线程下有状态的单例：线程是顺序执行的，在同一时该只存在一种状态，则可以使用单例，一般的使用方式是ThreadLocal.

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Spring Bean

Spring单例Bean与单例模式的区别在于它们关联的环境不一样，单例模式是指在一个JVM进程中仅有一个实例，而Spring单例是指一个Spring Bean容器(ApplicationContext)中仅有一个实例。

与此相比，Spring的单例Bean是与其容器（ApplicationContext）密切相关的，所以在一个JVM进程中，如果有多个Spring容器，即使是单例bean，也一定会创建多个实例，代码示例如下：

//  第一个Spring Bean容器
ApplicationContext context_1 = new FileSystemXmlApplicationContext("classpath:/ApplicationContext.xml");
Person yiifaa_1 = context_1.getBean("yiifaa", Person.class);
//  第二个Spring Bean容器
ApplicationContext context_2 = new FileSystemXmlApplicationContext("classpath:/ApplicationContext.xml");
Person yiifaa_2 = context_2.getBean("yiifaa", Person.class);
//  这里绝对不会相等，因为创建了多个实例
System.out.println(yiifaa_1 == yiifaa_2);

Spring框架里的bean，或者说组件，获取实例的时候都是默认的单例模式，这是在多线程开发的时候要尤其注意的地方。

单例模式的意思就是只有一个实例。单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。这个类称为单例类。

当多用户同时请求一个服务时，容器会给每一个请求分配一个线程，这是多个线程会并发执行该请求多对应的业务逻辑（成员方法），此时就要注意了，如果该处理逻辑中有对该单列状态的修改（体现为该单列的成员属性），则必须考虑线程同步问题。

ThreadLocal和线程同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题。

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。 

　　而ThreadLocal则从另一个角度来解决多线程的并发访问。ThreadLocal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。

概括起来说，对于多线程资源共享的问题，同步机制采用了“以时间换空间”的方式，而ThreadLocal采用了“以空间换时间”的方式。前者仅提供一份变量，让不同的线程排队访问，而后者为每一个线程都提供了一份变量，因此可以同时访问而互不影响。

Spring使用ThreadLocal解决线程安全问题 

我们知道在一般情况下，只有无状态的Bean才可以在多线程环境下共享，在Spring中，绝大部分Bean都可以声明为singleton作用域。就是因为Spring对一些Bean（如RequestContextHolder、TransactionSynchronizationManager、LocaleContextHolder等）中非线程安全状态采用ThreadLocal进行处理，让它们也成为线程安全的状态，因为有状态的Bean就可以在多线程中共享了。

默认情况下，如果不为bean指定任何范围，则这些bean将被视为单例(无状态)。只创建一个为应用程序创建的bean

如果为bean指定Scope=“Prototype”，那么这些bean将被视为原型(有状态的)。只要需要，就会创建一个新bean。

一般的Web应用划分为展现层、服务层和持久层三个层次，在不同的层中编写对应的逻辑，下层通过接口向上层开放功能调用。在一般情况下，从接收请求到返回响应所经过的所有程序调用都同属于一个线程。

ThreadLocal是解决线程安全问题一个很好的思路，它通过为每个线程提供一个独立的变量副本解决了变量并发访问的冲突问题。在很多情况下，ThreadLocal比直接使用synchronized同步机制解决线程安全问题更简单，更方便，且结果程序拥有更高的并发性。 

如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。 或者说:一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是原子操作或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性,也就是说我们不用考虑同步的问题。 　线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。  

若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑线程同步，否则就可能影响线程安全。

 

下面的解释可能会更易懂：

Spring 是如何解决并发访问的线程安全性问题

springmvc的controller是singleton的（非线程安全的），这也许就是他和struts2的区别吧！和Struts一样，Spring的Controller默认是Singleton的，这意味着每个request过来，系统都会用原有的instance去处理，这样导致了两个结果:一是我们不用每次创建Controller，二是减少了对象创建和垃圾收集的时间;由于只有一个Controller的instance，当多个线程调用它的时候，它里面的instance变量就不是线程安全的了，会发生窜数据的问题。当然大多数情况下，我们根本不需要考虑线程安全的问题，比如dao,service等，除非在bean中声明了实例变量。因此，我们在使用spring mvc 的contrller时，应避免在controller中定义实例变量。 

       如果控制器是使用单例形式，且controller中有一个私有的变量a,所有请求到同一个controller时，使用的a变量是共用的，即若是某个请求中修改了这个变量a，则，在别的请求中能够读到这个修改的内容。。

有几种解决方法：

1、在Controller中使用ThreadLocal变量
2、在spring配置文件Controller中声明 scope="prototype"，每次都创建新的controller

所在在使用spring开发web 时要注意，默认Controller、Dao、Service都是单例的。

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线程阻塞，单例模式的理解

以前自己理解不到位，单例模式下，只存在一个实例对象，那么在高并发的情况下，超级多的请求同时来访问这个类的同一个方法，那这个类忙的过来吗，还有这么多请求同时访问一个对象的方法，是不是要产生阻塞呢？ 
　　细细区分，其实是两个问题？

什么情况下产生线程阻塞 ？

阻塞和是否是单例、多例是没有关系的。　　

单例多线程

　　现在对这个问题有了新的认识，其实在真正的应用场景中，比如springMVC中的controller，默认是单例的，但是web容器可是多线程的，这样，其实一个单例多线程对象在处理高并发的时候还是很容易的。举个不太恰当的例子，单例对象中的方法，就好比是菜谱，运行具体方法的线程，就好像是厨师对着同一个菜谱做菜，当然这个过程是并发完成的。