简识Spring创建Bean方式和设计模式

news2025/2/24 23:55:20

一、理论解释:

Spring在创建Bean时主要有四种方式,这些方式分别涉及到了不同的设计模式。以下是具体的创建方式及对应的设计模式:

  1. 通过反射调用构造方法创建Bean

    • 方式:在Spring的配置文件中,使用<bean>标签的class属性指定要创建的Bean的完整类名。Spring容器内部会自动调用该类型的无参构造方法(或带参数的构造方法,此时需要配合<constructor-arg>标签指定参数)来创建Bean对象,并将其放在容器中以供使用。
    • 设计模式:这种方式主要使用了简单工厂模式的思想,即通过一个工厂类(在这里是Spring容器)来创建对象,但不需要显式地编写工厂类代码。不过,严格来说,由于Spring容器本身是一个复杂的框架,其内部实现可能涉及到了更多的设计模式,但在此处我们主要关注其对外提供的创建Bean的方式。
  2. 通过静态工厂方法创建Bean

    • 方式:首先编写一个包含静态方法的工厂类,该方法返回要创建的Bean对象。然后在Spring的配置文件中,使用<bean>标签的class属性指定工厂类的完整类名,并使用factory-method属性指定静态工厂方法名。Spring容器会自动调用该静态方法来获取Bean对象。
    • 设计模式:这种方式明确使用了静态工厂模式。静态工厂模式是一种创建型设计模式,它通过一个包含静态方法的类来创建对象,而不需要将对象作为类的成员。
  3. 通过实例工厂方法创建Bean

    • 方式:首先编写一个普通的工厂类(非静态),该类包含一个返回要创建的Bean对象的方法。然后在Spring的配置文件中,先使用<bean>标签创建一个工厂类的实例(即工厂Bean),再使用另一个<bean>标签的factory-bean属性指定工厂Bean的ID,并使用factory-method属性指定工厂方法名。Spring容器会先创建工厂Bean实例,然后调用其方法来获取Bean对象。
    • 设计模式:这种方式使用了工厂方法模式。工厂方法模式是一种创建型设计模式,它通过一个工厂类的方法来创建对象,但工厂类本身是一个普通类(非静态类)。
  4. 通过FactoryBean创建Bean

    • 方式:编写一个实现FactoryBean接口的类,该接口包含三个方法:getObject()用于返回要创建的Bean对象,getObjectType()用于返回Bean对象的类型,isSingleton()用于指定Bean对象是否为单例。然后在Spring的配置文件中,使用<bean>标签的class属性指定FactoryBean实现类的完整类名。Spring容器会自动调用FactoryBeangetObject()方法来获取Bean对象。
    • 设计模式:这种方式虽然表面上看起来与普通的Bean创建方式类似,但实际上它利用了FactoryBean接口的特殊性质来实现了一种更灵活的Bean创建方式。这种方式可以看作是对工厂方法模式的一种扩展或变种,因为它允许在创建Bean对象时进行更多的自定义操作(如延迟加载、代理创建等)。不过,从更广泛的角度来看,它也可以被视为一种代理模式的应用,因为FactoryBean实际上是在为真正的Bean对象创建一个代理或包装器。

综上所述,Spring在创建Bean时主要使用了简单工厂模式(通过反射调用构造方法)、静态工厂模式、工厂方法模式和代理模式(通过FactoryBean)等设计模式。这些模式的应用使得Spring能够灵活地创建和管理Bean对象,从而满足了复杂应用程序的需求。

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二、示例代码解释

当然,下面我将根据上面提到的几种创建Bean的方式和对应的设计模式,给出具体的示例代码,并简要说明每个示例以及需要注意的事项。

1. 通过反射调用构造方法创建Bean

示例代码

// 定义一个简单的Bean类
public class MyBean {
    private String name;

    // 无参构造方法
    public MyBean() {
    }

    // 带参数的构造方法(虽然在这个例子中未使用,但Spring支持)
    public MyBean(String name) {
        this.name = name;
    }

    // Getter和Setter方法
    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

// Spring配置文件(applicationContext.xml)
<bean id="myBean" class="com.example.MyBean"/>

说明

  • 在Spring配置文件中,通过<bean>标签的class属性指定了要创建的Bean类。
  • Spring容器会调用该类的无参构造方法来创建Bean实例。

注意事项

  • 确保Bean类有一个可访问的无参构造方法。
  • 如果需要注入依赖,可以使用<property><constructor-arg>标签。

2. 通过静态工厂方法创建Bean

示例代码

// 静态工厂类
public class MyBeanFactory {
    // 静态工厂方法
    public static MyBean createMyBean() {
        return new MyBean();
    }
}

// Spring配置文件(applicationContext.xml)
<bean id="myBean" class="com.example.MyBeanFactory" factory-method="createMyBean"/>

说明

  • 在Spring配置文件中,通过<bean>标签的class属性指定了工厂类,并通过factory-method属性指定了静态工厂方法。
  • Spring容器会调用该静态方法来创建Bean实例。

注意事项

  • 确保工厂方法是静态的。
  • 工厂方法返回的对象类型应与配置文件中声明的Bean类型一致。

3. 通过实例工厂方法创建Bean

示例代码

// 实例工厂类
public class MyInstanceFactory {
    // 实例工厂方法
    public MyBean createMyBean() {
        return new MyBean();
    }
}

// Spring配置文件(applicationContext.xml)
<!-- 首先创建工厂Bean实例 -->
<bean id="myInstanceFactory" class="com.example.MyInstanceFactory"/>
<!-- 然后通过工厂Bean实例创建目标Bean -->
<bean id="myBean" factory-bean="myInstanceFactory" factory-method="createMyBean"/>

说明

  • 在Spring配置文件中,首先通过<bean>标签创建了一个工厂Bean实例。
  • 然后通过另一个<bean>标签的factory-bean属性指定了工厂Bean的ID,并通过factory-method属性指定了工厂方法。
  • Spring容器会先创建工厂Bean实例,然后调用其方法来创建目标Bean实例。

注意事项

  • 确保工厂方法是实例方法(非静态)。
  • 工厂Bean实例和目标Bean实例的生命周期是独立的。

4. 通过FactoryBean创建Bean

示例代码

// 实现FactoryBean接口的类
public class MyFactoryBean implements FactoryBean<MyBean> {
    @Override
    public MyBean getObject() throws Exception {
        // 这里可以执行一些自定义逻辑,如创建代理、延迟加载等
        return new MyBean();
    }

    @Override
    public Class<?> getObjectType() {
        return MyBean.class;
    }

    @Override
    public boolean isSingleton() {
        // 指定Bean是否为单例
        return true;
    }
}

// Spring配置文件(applicationContext.xml)
<bean id="myFactoryBean" class="com.example.MyFactoryBean"/>
// 注意:这里实际上获取的是FactoryBean的getObject()方法返回的对象,而不是FactoryBean本身
// 因此,在获取Bean时,不需要指定FactoryBean的ID,而是直接获取目标Bean的ID(尽管这里我们没有直接定义目标Bean的ID)
// 但由于我们使用了FactoryBean,我们通常不会这样做。在实际应用中,我们可能会通过其他方式(如依赖注入)来使用这个Bean。
// 如果确实需要通过ID获取,可以这样做(但这不是FactoryBean的典型用法):
// <bean id="myBean" factory-bean="myFactoryBean" factory-method="getObject"/>
// 但通常,我们只需要配置FactoryBean,然后在需要MyBean的地方让Spring自动注入即可。

注意:上面的配置文件中关于myBean的声明是不典型的,因为当你配置了一个FactoryBean后,你通常不会再去显式地通过factory-beanfactory-method去获取它产生的对象。相反,Spring会在你需要注入MyBean类型的地方自动使用MyFactoryBean来产生对象。因此,在实际应用中,你可能不会看到像上面那样的myBean声明。

典型用法

在需要使用MyBean的地方,你只需声明一个依赖,Spring会自动使用MyFactoryBean来提供这个依赖。例如:

@Component
public class SomeService {
    // Spring会自动注入MyFactoryBean产生的MyBean实例
    private final MyBean myBean;

    @Autowired
    public SomeService(MyBean myBean) {
        this.myBean = myBean;
    }

    // ... 使用myBean的方法 ...
}

在这个例子中,SomeService类依赖于MyBean类型,而Spring会自动使用MyFactoryBean来创建并注入这个依赖。

说明

  • FactoryBean接口允许你自定义Bean的创建逻辑。
  • getObject()方法返回实际要注入的Bean实例。
  • getObjectType()方法返回Bean实例的类型。
  • isSingleton()方法指定Bean是否为单例。

注意事项

  • FactoryBean通常用于创建复杂的Bean实例,如代理对象、延迟加载对象等。
  • 确保getObject()方法返回的对象类型与FactoryBean接口中声明的泛型类型一致。
  • 当使用FactoryBean时,通常不需要在配置文件中显式地声明目标Bean的ID,因为Spring会自动处理这部分逻辑。

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三、饿汉模式、饱汉模式

在您之前提到的Spring Bean创建方式中,并没有直接包含饿汉模式(Eager Initialization)和饱汉模式(Lazy Initialization)这两种单例模式的实现。饿汉模式和饱汉模式是单例模式在Java中的两种常见实现方式,它们主要用于确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点来获取该实例。

1、饿汉模式(Eager Initialization)

饿汉模式在类加载时就完成了实例的创建。因此,它是线程安全的,因为JVM在加载类时只会创建一个类实例。但是,如果实例从未被使用过,那么这种提前创建实例的方式可能会浪费资源。

示例代码

public class EagerSingleton {
    // 在类加载时就创建实例
    private static final EagerSingleton INSTANCE = new EagerSingleton();

    // 私有构造方法防止外部实例化
    private EagerSingleton() {}

    // 提供全局访问点
    public static EagerSingleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}


2、饱汉模式(Lazy Initialization)

饱汉模式在第一次调用getInstance()方法时才创建实例。这种方式节省了资源,但如果多个线程同时调用该方法,则可能会导致多个实例被创建(即不是线程安全的)。为了解决这个问题,通常需要使用同步机制。

示例代码(非线程安全版本)

public class LazySingleton {
    // 声明实例变量但不立即初始化
    private static LazySingleton instance;

    // 私有构造方法防止外部实例化
    private LazySingleton() {}

    // 提供全局访问点(非线程安全)
    public static LazySingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}


示例代码(线程安全版本,使用同步方法)

public class ThreadSafeLazySingleton {
    // 声明实例变量但不立即初始化
    private static ThreadSafeLazySingleton instance;

    // 私有构造方法防止外部实例化
    private ThreadSafeLazySingleton() {}

    // 提供全局访问点(线程安全,使用同步方法)
    public static synchronized ThreadSafeLazySingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new ThreadSafeLazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

或者,使用双重检查锁定(Double-Checked Locking)来优化性能:

public class DoubleCheckedLockingSingleton {
    // 使用volatile关键字确保instance变量的可见性
    private static volatile DoubleCheckedLockingSingleton instance;

    // 私有构造方法防止外部实例化
    private DoubleCheckedLockingSingleton() {}

    // 提供全局访问点(线程安全,使用双重检查锁定)
    public static DoubleCheckedLockingSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (DoubleCheckedLockingSingleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new DoubleCheckedLockingSingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}


3、异同点

  • 相同点
    • 两者都是单例模式的实现方式。
    • 都提供了全局访问点来获取类的唯一实例。
  • 不同点
    • 实例创建时机:饿汉模式在类加载时就创建实例,而饱汉模式在第一次调用getInstance()方法时才创建实例。
    • 资源消耗:饿汉模式可能会浪费资源(如果实例从未被使用过),而饱汉模式节省了资源。
    • 线程安全性:饿汉模式是线程安全的(因为实例在类加载时就创建了),而未经同步处理的饱汉模式不是线程安全的(可能会导致多个实例被创建)。但是,通过添加同步机制或使用双重检查锁定,可以使饱汉模式变得线程安全。

在Spring框架中,单例Bean的创建通常是由Spring容器管理的,而不是通过饿汉模式或饱汉模式来实现的。Spring容器负责确保每个单例Bean在容器中只有一个实例,并提供依赖注入机制来访问这些Bean。然而,Spring也支持懒加载(Lazy Initialization),这类似于饱汉模式中的延迟创建实例的概念,但它是通过Spring的配置来实现的,而不是通过单例模式本身的实现方式。

(抱歉,最近在面试,粗糙了些。)

(望各位潘安、各位子健/各位彦祖、于晏不吝赐教!多多指正!🙏)

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