Spring單例和多例的理解

1、什么是單例和多例

單例：所有請(qǐng)求用同一個(gè)對(duì)象來處理。通過單例模式，可以保證系統(tǒng)中一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例。

多例：每個(gè)請(qǐng)求用一個(gè)新的對(duì)象來處理。

2、Spring中的單例與多例

spring ioc容器的bean都是默認(rèn)單例的，即spring依賴注入Bean實(shí)例默認(rèn)是單例的。

spring提供了5中scope，分別是singleton，prototype，request，session，global session，常用是前兩種。點(diǎn)此查看官網(wǎng)介紹。

單例bean與多例（原型）bean的區(qū)別：

如果一個(gè)bean被聲明為單例的時(shí)候，在處理多次請(qǐng)求的時(shí)候，在spring容器里只實(shí)例化出一個(gè)bean，后續(xù)的請(qǐng)求都公用這個(gè)對(duì)象，這個(gè)對(duì)象會(huì)保存在一個(gè)map里面。

當(dāng)有請(qǐng)求來的時(shí)候，會(huì)先從緩存（map）里查看有沒有，有的話直接使用這個(gè)對(duì)象，沒有的話才實(shí)例化一個(gè)新的對(duì)象，所以這是個(gè)單例的。

但是對(duì)于原型（prototype）bean來說，當(dāng)每次請(qǐng)求來的時(shí)候，會(huì)直接實(shí)例化新的bean，沒有緩存以及緩存查詢的過程。

3、單例的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)

優(yōu)勢(shì)：

由于不會(huì)創(chuàng)建新的對(duì)象，所以有以下幾個(gè)性能上的優(yōu)勢(shì)：

• 減少新生成實(shí)例的消耗。新生成實(shí)例包括兩個(gè)方面，第一，spring會(huì)通過反射或者cglib來生成bean實(shí)例，這都是耗性能的操作。第二，給對(duì)象分配內(nèi)存也會(huì)涉及負(fù)責(zé)算法。
• 減少jvm垃圾回收。由于不會(huì)給每個(gè)請(qǐng)求都生成bean實(shí)例，所以回收的對(duì)象就少了。
• 可以快速獲取到bean。因?yàn)閱卫@取bean操作，除了第一次生成之外，其余都是從緩存里獲取的，所以很快。

劣勢(shì)：

一個(gè)很大的劣勢(shì)是它不能做到線程安全。由于所有請(qǐng)求都共享一個(gè)bean實(shí)例，那么如果這個(gè)bean是一個(gè)有狀態(tài)的bean的話，在并發(fā)場(chǎng)景下就有可能出現(xiàn)問題。

4、spring單例模式與線程安全：

當(dāng)多用戶同時(shí)請(qǐng)求一個(gè)服務(wù)時(shí)，容器會(huì)給每一個(gè)請(qǐng)求分配一個(gè)線程，這時(shí)多個(gè)線程會(huì)并發(fā)執(zhí)行該請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯（成員方法），此時(shí)就要注意了，如果該處理邏輯中有對(duì)該單例狀態(tài)的修改（體現(xiàn)為該單例的成員屬性），則必須考慮線程同步問題（此時(shí)該狀態(tài)就是一個(gè)臨界資源（共享數(shù)據(jù)），如果多個(gè)線程同時(shí)操作（修改）這個(gè)臨界資源就會(huì)誘發(fā)線程安全問題）。

線程安全：如果你的代碼所在的進(jìn)程中有多個(gè)線程在同時(shí)運(yùn)行，而這些線程可能會(huì)同時(shí)運(yùn)行這段代碼。如果每次運(yùn)行的結(jié)果和單線程運(yùn)行的結(jié)果是一樣的，而且其他的變量的值也和預(yù)期的是一樣的，就是線程安全的。或者說：一個(gè)類或者程序所提供的接口對(duì)于線程來說是原子操作，或者多線程之間的切換不會(huì)導(dǎo)致該接口的執(zhí)行結(jié)果存在二義性，就是線程安全的。

線程安全問題都是由全局變量及靜態(tài)變量引起的。

若每個(gè)線程中對(duì)全局變量，靜態(tài)變量只有讀操作，而無寫操作，一般來說，這個(gè)全局變量是線程安全的；若多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行寫操作，一般都需要考慮線程同步，否則就可能影響線程安全。

• 常量始終是線程安全的，因?yàn)橹淮嬖谧x操作；
• 每次調(diào)用方法前都新建一個(gè)實(shí)例是線程安全的，因?yàn)椴粫?huì)訪問共享的資源；
• 局部變量是線程安全的。因?yàn)槊繄?zhí)行一個(gè)方法，都會(huì)在獨(dú)立的空間創(chuàng)建局部變量，它不是共享資源。局部變量包括方法的參數(shù)變量和方法內(nèi)的變量。

在關(guān)于spring單例與線程安全的很多文章中，會(huì)提到一個(gè)概念，即有狀態(tài)bean和無狀態(tài)bean。

無狀態(tài)bean：無狀態(tài)，就是一次操作，不能保存數(shù)據(jù)。無狀態(tài)bean，就是沒有實(shí)例變量的對(duì)象，不能保存數(shù)據(jù)，是不變類，在線程安全的。

有狀態(tài)bean：有狀態(tài)，就是有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。有狀態(tài)bean，就是有實(shí)例變量的對(duì)象，可以保存數(shù)據(jù)，是非線程安全的。

如何解決線程安全問題？

（1）使用線程同步機(jī)制：通過對(duì)象的鎖機(jī)制保證同一時(shí)間只有一個(gè)線程訪問變量。這時(shí)該變量是多個(gè)線程共享的，使用同步機(jī)制要求程序縝密地分析什么時(shí)候?qū)ψ兞窟M(jìn)行讀寫，什么時(shí)候需要鎖定某個(gè)對(duì)象，什么時(shí)候釋放對(duì)象鎖等繁雜問題，程序設(shè)計(jì)和編寫難度相對(duì)較大。

（2）使用ThreadLocal：為每一個(gè)線程提供一個(gè)獨(dú)立的變量副本，從而隔離了多個(gè)線程對(duì)數(shù)據(jù)的訪問沖突。因?yàn)槊恳粋€(gè)線程都擁有自己的變量副本，從而也就沒有必要對(duì)該變量進(jìn)行同步了。

概括起來就是：對(duì)于多線程資源共享的問題，同步機(jī)制采用了“以時(shí)間換空間”的方式，而ThreadLocal采用了“以空間換時(shí)間”的方式。前者僅提供一份變量，讓不同的線程排隊(duì)訪問，而后者為每一個(gè)線程都提供了一份變量，因此可以同時(shí)訪問而互不影響。

5、單例如何變多例

Scope聲明為prototype，即

@Scope(value = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)

SpringMVC單例和多例的優(yōu)缺點(diǎn)

默認(rèn)是單例模式可設(shè)置為多例模式，兩種模式的優(yōu)缺點(diǎn)：

1、單例模式（單例多線程的）

• 優(yōu)點(diǎn)：共享一個(gè)實(shí)例，內(nèi)存占用少，GC開銷小
• 缺點(diǎn)：共享資源存在線程安全問題

2、多例模式（單線程的）

• 優(yōu)點(diǎn)：不存在線程安全問題（靜態(tài)共享資源除外）
• 缺點(diǎn)：多個(gè)實(shí)例，內(nèi)存占用多，GC開銷大

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。