摘要：在互联网大厂后端开发的技术海洋中，Spring Boot 无疑是一颗璀璨的明珠。而其中 Bean 对象的作用域，更是每个开发者都需要深入理解的关键知识点。它关乎到程序的性能、资源利用以及线程安全等诸多重要方面。今天，就让我们一起深入探究 Spring Boot
在互联网大厂后端开发的技术海洋中，Spring Boot 无疑是一颗璀璨的明珠。而其中 Bean 对象的作用域，更是每个开发者都需要深入理解的关键知识点。它关乎到程序的性能、资源利用以及线程安全等诸多重要方面。今天，就让我们一起深入探究 Spring Boot 中 Bean 对象的作用域，为大家的技术栈再添一把利刃。
singleton（单例）
这是 Spring Boot 中 Bean 对象的默认作用域。在每个 Spring IoC 容器中，一个 Bean 定义只会有唯一的一个实例。想象一下，就如同我们的办公室里只有一台打印机，无论哪同事需要打印文件，都是使用这同一台打印机。例如，在一个电商秒杀系统中，用于生成订单号的OrderNumberGenerator Bean，它的核心功能是按照特定规则生成唯一订单号，不依赖任何外部状态，因此设置为单例模式。整个系统运行期间，所有创建订单的请求都调用这个单例的OrderNumberGenerator，既保证了订单号生成逻辑的统一，又避免了频繁创建对象带来的性能损耗。
但需要注意的是，在多线程环境下，如果 Bean 有可变状态且不是线程安全的代码实现，就会引发问题。比如，有一个单例的counterBean，其中包含一个计数器变量count，并提供increment方法用于自增。当多个线程同时调用increment方法时，如果没有任何线程安全措施，就可能导致数据不一致的情况。
prototype（原型）
与单例模式截然不同，每当从 IoC 容器中取出一个 Bean 时，容器都会创建一个新的 Bean 实例。这就好比办公室里的一次性纸杯，每个同事使用时都会拿到一个全新的纸杯。在一个在线教育平台项目中，学生在线做题时，每个学生的答题记录 Bean 需要独立记录其答题过程和结果，避免不同学生之间的数据干扰，这时就可以将StudentAnswerRecordBean的作用域设置为 prototype。每次学生开始答题，都会创建一个新的StudentAnswerRecordBean实例，用于记录该学生本次答题的所有信息，包括题目作答情况、答题时间等，确保每个学生的答题记录相互独立。
不过，Spring 并不管理 prototype 作用域 Bean 的整个生命周期，其资源的清除等需要开发人员自己把握。这就意味着，如果不合理使用，可能会导致资源消耗过大，所以在使用时要慎重考虑场景。
Request（请求）
一个 Bean 定义对应于单个 HTTP 请求的生命周期，即每个 HTTP 请求都会有一个新的 Bean 实例，且该实例仅在这个 HTTP 请求的生命周期里有效。此作用域仅适用于 WebApplicationContext 环境。以一个新闻资讯网站为例，当用户点击某条新闻查看详情时，后端会收到一个获取新闻详情的 HTTP 请求。这时可以创建一个NewsDetailRequestBean，其作用域为 request。这个 Bean 负责处理该请求过程中相关的业务逻辑，比如从数据库查询新闻详细内容、获取相关推荐新闻等。当请求处理完成，将新闻详情返回给前端后，NewsDetailRequestBean实例就会被销毁，避免了不同新闻请求之间的干扰。
session（会话）
一个 Bean 定义对应于单个 HTTP Session 的生命周期，每个 HTTP Session 都有一个 Bean 实例，仅在这个 HTTP Session 的生命周期里有效，同样仅适用于 WebApplicationContext 环境。在一个在线音乐播放平台中，用户登录后会创建一个 Session。用户在浏览歌单、收藏歌曲、设置播放列表等操作过程中，都可以使用一个UserMusicSessionBean来记录用户的相关操作状态。例如，用户将喜欢的歌曲添加到播放列表，UserMusicSessionBean会实时更新播放列表信息，只要用户的 Session 没有结束，这些个性化的播放列表设置就会一直保留，为用户提供连贯的音乐播放体验。
globalSession（全局会话）
该作用域确切地讲只对标准的 HTTP session 有效，但通常只有在 portlet 的 web 应用中才有意义，因为 portlet 中有全局 session 的概念，即 Bean 的生命周期被限定在了 portlet 的 session 中。在一般的 Web 应用开发中，较少会用到这个作用域。不过，假设在一个企业内部使用的 portlet 门户系统中，有一个用于记录企业所有员工登录状态的GlobalEmployeeLoginBean，其作用域设置为 globalSession，这样在整个 portlet 应用的生命周期内，都能方便地获取到所有员工的登录状态信息，便于企业进行统一管理和监控。
application（应用）
一个 Bean 定义对应于单个 ServletContext 的生命周期，该作用域仅适用于 WebApplicationContext 环境。作用域为 application 的 Bean，将会被作为 ServletContext 的属性，存储在其中，然后可以被全局访问，而且一个 ServletContext 只会存储这个 Bean 的一个实例对象。在一个企业级的 OA 系统中，有一个SystemConfigBean用于存储整个系统的配置信息，如邮件服务器地址、系统名称等。将SystemConfigBean的作用域设置为 application 后，整个 OA 系统的各个模块都可以随时获取到这些配置信息，且保证了配置信息的唯一性和全局一致性。
基于 Bean 的状态
如果 Bean 是无状态的，即它不依赖于任何外部状态，仅仅提供一些通用的业务逻辑方法，那么使用 singleton 作用域是最佳选择。例如，一个用于进行数学计算的工具类 Bean，无论在何时何地调用它的计算方法，结果都只取决于输入参数，不会受到其他因素影响，这种情况下使用单例模式能大大提高资源利用率。相反，如果 Bean 是有状态的，比如记录用户操作状态的 Bean，每个用户的操作状态都不同，就应该使用 prototype 作用域，确保每个用户的操作都有独立的 Bean 实例来处理。
应用场景的需求
在 Web 应用中，如果某些功能只与特定的 HTTP 请求相关，比如处理某个页面的表单提交，那么使用 request 作用域的 Bean 就很合适。如果是与用户会话相关的功能，如购物车功能，session 作用域的 Bean 则是不二之选。而对于一些全局共享且不需要频繁更新的信息，比如系统配置信息，application 作用域的 Bean 能够满足需求。
1. singleton 作用域在 Service 层的应用
在一个电商项目中，商品服务（ProductService）通常是一个单例的 Bean。因为商品的查询、添加、修改等操作逻辑是固定的，不需要为每个请求都创建一个新的商品服务实例。所有对商品服务的请求都指向同一个实例，提高了系统的响应速度和资源利用率。此外，像支付服务PaymentService也是单例 Bean，它负责处理各种支付业务逻辑，如调用第三方支付接口、处理支付结果回调等，整个电商系统中无论多少订单进行支付操作，都是通过这一个PaymentService实例来完成相关业务处理。
2. prototype 作用域在日志记录中的应用
在一个大型分布式系统中，为了记录各个节点的操作日志，每个节点的日志记录 Bean 被设置为 prototype 作用域。这样，每个节点产生的日志记录都是独立的，不会因为多线程并发操作而导致日志混乱。每个日志记录 Bean 实例只负责记录当前节点的操作日志，完成任务后就被销毁。比如在一个分布式文件存储系统中，每个存储节点都有自己的NodeLogBean，当有文件上传、下载、删除等操作发生时，对应的NodeLogBean会记录下操作时间、操作类型、操作文件等详细信息，保证每个节点的日志数据独立且准确。
3. request 作用域在用户请求处理中的应用
在一个 Web 应用的用户登录功能中，使用了一个 LoginRequestBean，它的作用域被设置为 request。当用户发起登录请求时，系统创建一个新的 LoginRequestBean 实例来处理该请求，包括验证用户名和密码、生成令牌等操作。当请求处理完毕，这个 Bean 实例就会被销毁，确保了每个登录请求的独立性和安全性。同样，在一个在线考试系统中，当考生提交试卷时，会创建一个SubmitPaperRequestBean，用于处理试卷提交过程中的业务逻辑，如批改试卷、记录考试成绩等，处理完该请求后，SubmitPaperRequestBean实例即被销毁。
4. session 作用域在购物车功能中的应用
在电商项目的购物车模块，CartBean 的作用域被设置为 session。当用户登录后开始浏览商品并添加到购物车时，购物车的状态就与用户的 Session 绑定。在用户的整个购物过程中，无论用户在不同页面之间切换，还是添加、删除商品，都是对同一个 CartBean 实例进行操作，保证了购物车信息的一致性和连贯性。另外，在一些社交平台中，用户的聊天记录管理 Bean 也可以设置为 session 作用域，在用户登录后的整个会话期间，实时记录和更新用户的聊天记录，方便用户随时查看。
Spring Boot 中 Bean 对象的作用域是一个非常重要且基础的知识点，深刻理解并正确运用不同的作用域，能够让我们的后端开发工作更加高效、稳定。通过本文对各种作用域的详细介绍、选择方法以及实际应用案例的分析，希望大家能够在今后的项目开发中，根据具体需求，准确地为 Bean 选择合适的作用域，打造出更加优秀的互联网大厂级别的后端应用程序。
各位互联网大厂的后端开发小伙伴们，对于 Spring Boot 中 Bean 对象的作用域，你们在实际项目中还有哪些独特的见解和经验呢？欢迎在评论区留言分享，让我们一起共同进步！
来源：从程序员到架构师一点号