Spring 源码解析- Scopes 之 Request 、Session 、Application

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转自：开源中国，作者：麦克斯

链接：my.oschina.net/wang5v/blog/3017934

Request、Session、Application概念

在这篇Spring源码解析-Singleton Scope（单例）和Prototype Scope（多例）博客中介绍了2个比较常用的scope同时也简单的介绍了本篇博客要讲的这三个不常用的scope的概念，今天来详细揭开这3个很不常用的scope。 这三个只能用于web应用中，即要用于Web的Spring应用上下文（如：XmlWebApplicationContext），如果你用于非web应用中（如ClassPathXmlApplicationContext）是会抛出异常的。

Request Scope

第一个要介绍的就是Request了，顾名思义，如果bean定义了这个scope，标示着这个bean的生命周期就是每个HTTP Request请求级别的，换句话说，在不同的HTTP Request请求中，Request Scope的bean都会根据bean的definition重新实例化并保存到RequestAttribute里面。这也就是说，这个实例只会在一次请求的全过程中有效并可见，当请求结束后，这个bean就会被丢弃，生命周期很短的。又因为每次请求都是独立的，所以你修改Request Scope的bean是只对内部可见，其他的通过相同的bean definition创建的实例是察觉不到的。 怎么去定义Request Scope呢？Spring提供了两种方式： 一种XML方式配置：

<bean id="testRequest" class="com.demo.TestRequest" scope="request"/>

另外一种就是注解的方式：

@RequestScope
@Component
public class TestRequest{
    // ...
}

这样我们就指定了这个Bean的scope为Request的。但是，Request、Session和Application的用法不只是这样就可以了，后面在应用中会更加详细介绍怎么去用这三个东西。

Session Scope

接下来谈下这个Session Scope，会话级别的。scope指定为Session的bean，Spring容器在单个HTTP会话的生命周期中使用bean定义来创建bean的新实例，也就是说，在每次会话中，Session Bean 会实例化，并保存到RequestAttribute里面，跟Request不同的是，每个会话只会实例化一次，而request是每次请求都会实例化一次。当我们，定义了Session的bean，那么标记着这个bean的生命周期就是在一次完整的会话中，所以在特定的HTTP Session 中bean的内部状态修改了，在另外的HTTP Session 实例中根据一样的bean definition创建的实例是感知不到的。当session结束时，这个bean也会随之丢弃掉。 定义Session Scope也有两种方式： 一种XML方式：

<bean id="testRequest" class="com.demo.TestRequest" scope="session"/>

另外一种就是注解的方式：

@SessionScope
@Component
public class TestRequest{
    // ...
}

Application Scope

被Application标记的bean指示了Spring容器通过对整个web应用程序一次性使用bean定义来创建bean的新实例。也就是说，Application Scope bean的作用域在ServletContext级别，并存储为一个常规的ServletContext属性里面。这个跟单例有点类似，但是却是不同的，每个ServletContext里是单例，但是对于Spring的每个ApplicationContext就不一定了。 定义Application Scope也有两种方式： 一种XML方式：

<bean id="testRequest" class="com.demo.TestRequest" scope="application"/>

另外一种就是注解的方式：

@ApplicationScope
@Component
public class TestRequest{
    // ...
}

将短生命周期的bean依赖注入到长生命周期的bean

当我们想要在一个长生命周期的bean如Singleon，注入一个短生命周期的bean如Request的时候，不能像我们定义单例一样去注入实例，众所周知，依赖注入只会发生在bean实例化后，依赖注入后的实例就不会再发生改变，也就是说，bean只会被实例化一次，然后就不会发生改变了，这很明显违背了Request和Session等这些短生命周期的的原理。因为类似Request这种，是要在每次请求中都要去重新实例化一个对象的。如果单纯的使用简单的bean定义，这很明显是不符合的。所以，接下来我们来介绍 <aop:scoped-proxy/>，在这些短周期的bean定义中要加上这个标签，这个标签的作用就是将你这个bean注册成代理实例，并不是真正的实例对象，在依赖注入的时候，注入的是代理的实例，当用到这个代理的时候，才会起获取被代理的对象的实例，这就很好的解决了上面的问题。所以真正要用到Request或者Session的时候是这样定义的：

<bean id="testRequest" class="com.demo.TestRequest" scope="session">
 <aop:scoped-proxy/>
</bean>

加入这个标签后有什么变化呢，在下面的源码剖析里会介绍。其实在实际运用中，要是你在长生命周期的bean中依赖了短生命周期的bean要是没有加上<aop:scoped-proxy/>这个标签就会抛出异常的。注解@RequestScope和@SessionScope以及@ApplicationScope不需要增加什么，默认效果跟xml加上标签<aop:scoped-proxy/>是一样的。

Request、Session、Application简单应用

只有在使用支持web的Spring ApplicationContext实现(如XmlWebApplicationContext)中，才能使用Request、Session、Application作用域。如果将这些作用域与常规的Spring IoC容器一起使用，例如ClassPathXmlApplicationContext，就会抛出一个IllegalStateException异常。所以，我们只能在web应用中才能使用以上三个scope。 为了能够使web应用支持Request、Session、Application级别的作用域，需要在定义bean之前进行一些较小的初始配置，标准作用域，singleton和prototype不需要这个初始设置。如果我们用的是Spring MVC的话则无需设置什么，就可以使用上面3个scope了，这是因为DispatcherServlet 暴露了这三个scope了。但是如果你用的是Strust等web应用的话，就需要配置下，在web.xml里面加入下面这段即可：

<filter>
        <filter-name>requestContextFilter</filter-name>
        <filter-class>org.springframework.web.filter.RequestContextFilter</filter-class>
    </filter>
    <filter-mapping>
        <filter-name>requestContextFilter</filter-name>
        <url-pattern>/*</url-pattern>
    </filter-mapping>

Request、Session、Application源码剖析

scoped-proxy改变了什么

普通的bean的定义加入这个标签后，spring会将这个bean转成代理工厂的bean定义，具体代码如下：

public static BeanDefinitionHolder createScopedProxy(BeanDefinitionHolder definition,
      BeanDefinitionRegistry registry, boolean proxyTargetClass) {

    String originalBeanName = definition.getBeanName();
    BeanDefinition targetDefinition = definition.getBeanDefinition();
    String targetBeanName = getTargetBeanName(originalBeanName);

    // 为原始bean名称创建一个作用域代理定义，
        //在内部目标定义中“隐藏”目标bean。
    RootBeanDefinition proxyDefinition = new RootBeanDefinition(ScopedProxyFactoryBean.class);
    proxyDefinition.setDecoratedDefinition(new BeanDefinitionHolder(targetDefinition, targetBeanName));
    proxyDefinition.setOriginatingBeanDefinition(targetDefinition);
    proxyDefinition.setSource(definition.getSource());
    proxyDefinition.setRole(targetDefinition.getRole());

    proxyDefinition.getPropertyValues().add("targetBeanName", targetBeanName);
    if (proxyTargetClass) {
      targetDefinition.setAttribute(AutoProxyUtils.PRESERVE_TARGET_CLASS_ATTRIBUTE, Boolean.TRUE);
      // ScopedProxyFactoryBean's "proxyTargetClass" default is TRUE, so we don't need to set it explicitly here.
    }
    else {
      proxyDefinition.getPropertyValues().add("proxyTargetClass", Boolean.FALSE);
    }

    // Copy autowire settings from original bean definition.
    proxyDefinition.setAutowireCandidate(targetDefinition.isAutowireCandidate());
    proxyDefinition.setPrimary(targetDefinition.isPrimary());
    if (targetDefinition instanceof AbstractBeanDefinition) {
      proxyDefinition.copyQualifiersFrom((AbstractBeanDefinition) targetDefinition);
    }

    // 忽略目标bean，代之以作用域代理。
    targetDefinition.setAutowireCandidate(false);
    targetDefinition.setPrimary(false);

    // Register the target bean as separate bean in the factory.
    registry.registerBeanDefinition(targetBeanName, targetDefinition);

    // Return the scoped proxy definition as primary bean definition
    // (potentially an inner bean).
    return new BeanDefinitionHolder(proxyDefinition, originalBeanName, definition.getAliases());
  }

上面代码，可以看出，加上<aop:scoped-proxy/>标签后，spring初始化bean定义的时候会将目标bean转成代理类的定义，而这个代理通过ScopedProxyFactoryBean工厂来创建，所以关键代码在ScopedProxyFactoryBean工厂bean里面。简单来看，当spring实例化这个proxy definition的时候，因为这个proxy definition是个工厂类，所以会去调用工厂的getObject方法，我们看下这个实现：

@Override
  public Object getObject() {
    if (this.proxy == null) {
      throw new FactoryBeanNotInitializedException();
    }
    return this.proxy;
  }

实例化会返回一个proxy的实例，而proxy是在哪里创建的呢，继续看，由于ScopedProxyFactoryBean实现了BeanFactoryAware接口，proxy实例就是在BeanFactoryAware接口的setBeanFactory方法里面实现了，我们看下具体实现：

@Override
  public void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory) {
    if (!(beanFactory instanceof ConfigurableBeanFactory)) {
      throw new IllegalStateException("Not running in a ConfigurableBeanFactory: " + beanFactory);
    }
    ConfigurableBeanFactory cbf = (ConfigurableBeanFactory) beanFactory;

    this.scopedTargetSource.setBeanFactory(beanFactory);

    ProxyFactory pf = new ProxyFactory();
    pf.copyFrom(this);
    pf.setTargetSource(this.scopedTargetSource);

    Class<?> beanType = beanFactory.getType(this.targetBeanName);
    if (beanType == null) {
      throw new IllegalStateException("Cannot create scoped proxy for bean '" + this.targetBeanName +
          "': Target type could not be determined at the time of proxy creation.");
    }
    if (!isProxyTargetClass() || beanType.isInterface() || Modifier.isPrivate(beanType.getModifiers())) {
      pf.setInterfaces(ClassUtils.getAllInterfacesForClass(beanType, cbf.getBeanClassLoader()));
    }

    // Add an introduction that implements only the methods on ScopedObject.
    ScopedObject scopedObject = new DefaultScopedObject(cbf, this.scopedTargetSource.getTargetBeanName());
    pf.addAdvice(new DelegatingIntroductionInterceptor(scopedObject));

    // Add the AopInfrastructureBean marker to indicate that the scoped proxy
    // itself is not subject to auto-proxying! Only its target bean is.
    pf.addInterface(AopInfrastructureBean.class);

    this.proxy = pf.getProxy(cbf.getBeanClassLoader());
  }

这样新建一个代理，这是通过编程方式的来编写AOP，具体细节不讨论了，我们只要知道这个代理，代理的源是pf.setTargetSource(this.scopedTargetSource);代理执行的时候，都会去获取这个targetSource并执行里面的一个方法getTarget，方法如下：

@Override
  public Object getTarget() throws Exception {
    return getBeanFactory().getBean(getTargetBeanName());
  }

所以可以看出，加入标签<aop:scoped-proxy/>后，在依赖了这个bean的类里面其实依赖注入进来的是他的代理对象，当我们每次用到这个代理的时候，代理就会被拦截并执行getTarget方法来获取被代理对象的实例，就会重新的执行spring实例化bean的操作。 当在单例中依赖注入了Request scope的bean的话，其实依赖注入的是代理的实例并不是真正的实例的，所以每次都会去实例化被代理的对象实例。当然这里，如果我们的在单例里面去依赖注入一个多例的话，如果要每次运行的时候获取的多例每次都不一样的话，我们也可以用这种方法来实现。

实例化Request、Session、Application Bean

实例化Request、Session等就会进入的Spring的实例化过程，在Spring源码解析-Singleton Scope（单例）和Prototype Scope（多例）讲到了单例和多例的创建，其实还有第三个流程就是除了单例和多例外的scopes的实例化流程，部分代码如下：

else {
//如果不是单例且不是多例则会进入到这个分支
String scopeName = mbd.getScope();
  //首先获取支持的sope
  final Scope scope = this.scopes.get(scopeName);
  if (scope == null) {
    throw new IllegalStateException("No Scope registered for scope name '" + scopeName + "'");
  }
  try {
      //执行实例化并存放到RequestAttribute或者ServletContext属性里面
    Object scopedInstance = scope.get(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
      @Override
      public Object getObject() throws BeansException {
        beforePrototypeCreation(beanName);
        try {
          return createBean(beanName, mbd, args);
        }
        finally {
          afterPrototypeCreation(beanName);
        }
      }
    });
    //跟上篇文章提到的处理工厂对象
    bean = getObjectForBeanInstance(scopedInstance, name, beanName, mbd);
  }
  catch (IllegalStateException ex) {
    throw new BeanCreationException(beanName,
        "Scope '" + scopeName + "' is not active for the current thread; consider " +
        "defining a scoped proxy for this bean if you intend to refer to it from a singleton",
        ex);
  }
}

重点代码是scope的get方法，接下来，来分别看下他们的具体实现： Request Scope的实现：

@Override
  public Object get(String name, ObjectFactory<?> objectFactory) {
    RequestAttributes attributes = RequestContextHolder.currentRequestAttributes();
    Object scopedObject = attributes.getAttribute(name, getScope());
    if (scopedObject == null) {
      scopedObject = objectFactory.getObject();
      attributes.setAttribute(name, scopedObject, getScope());
    }
    return scopedObject;
  }

从代码可以看出，首先会去attribute里面获取相对于的scope的对象实例，如果获取到了直接返回，获取不到则从新实例化对象，不管Request还是Session都会执行上面的代码，上面的代码是在抽象类AbstractRequestAttributesScope里面的实现。 接下来看下，Session的具体实现，如下：

@Override
  public Object get(String name, ObjectFactory<?> objectFactory) {
    Object mutex = RequestContextHolder.currentRequestAttributes().getSessionMutex();
    synchronized (mutex) {
      return super.get(name, objectFactory);
    }
  }

首先，他会先获取当前的session互斥锁，进行同步操作，保证会话创建实例只会创建一次，其他都是从session里面去取，虽然都是RequestAttribute来存放其实内部实现并不是，来看代码：

@Override
  public void setAttribute(String name, Object value, int scope) {
    //scope 是 request
    if (scope == SCOPE_REQUEST) {
      if (!isRequestActive()) {
        throw new IllegalStateException(
            "Cannot set request attribute - request is not active anymore!");
      }
      this.request.setAttribute(name, value);
    }
    //scope 是session
    else {
      HttpSession session = getSession(true);
      this.sessionAttributesToUpdate.remove(name);
      session.setAttribute(name, value);
    }
  }

setAttribute里面其实根据scope不同做了不同的处理，Session是放到http session里面，而request则是放http request的attribute里面。所以从这里可以看出，request是针对每次请求都会实例化，在单次请求中是同个实例，当请求结束后，就会被销毁了；而session则是在一次完整的会话只会实例化一次，实例化完后就会缓存在session里面。

总结

至此，Spring的所有的scope基本就解释完了，我们基本上能够知道这些scope如何去用，以及他们各自的原理。我们可以根据业务需求去使用不同的scope，除了单例外的其他scope的使用还是需要谨慎的去用，不然非但没有其效果，可能会适得其反。

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