Spring單例和多例的理解

1、什么是單例和多例

單例：所有請求用同一個對象來處理。通過單例模式，可以保證系統(tǒng)中一個類只有一個實例。

多例：每個請求用一個新的對象來處理。

2、Spring中的單例與多例

spring ioc容器的bean都是默認單例的，即spring依賴注入Bean實例默認是單例的。

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bean被聲明為單例的時候，在處理多次請求的時候，在spring容器里只實例化出一個bean，后續(xù)的請求都公用這個對象，這個對象會保存在一個map里面。

當(dāng)有請求來的時候，會先從緩存（map）里查看有沒有，有的話直接使用這個對象，沒有的話才實例化一個新的對象，所以這是個單例的。

但是對于原型（prototype）bean來說，當(dāng)每次請求來的時候，會直接實例化新的bean，沒有緩存以及緩存查詢的過程。

3、單例的優(yōu)勢與劣勢

優(yōu)勢：

由于不會創(chuàng)建新的對象，所以有以下幾個性能上的優(yōu)勢：

• 減少新生成實例的消耗。新生成實例包括兩個方面，第一，spring會通過反射或者cglib來生成bean實例，這都是耗性能的操作。第二，給對象分配內(nèi)存也會涉及負責(zé)算法。
• 減少jvm垃圾回收。由于不會給每個請求都生成bean實例，所以回收的對象就少了。
• 可以快速獲取到bean。因為單例獲取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：

一個很大的劣勢是它不能做到線程安全。由于所有請求都共享一個bean實例，那么如果這個bean是一個有狀態(tài)的bean的話，在并發(fā)場景下就有可能出現(xiàn)問題。

4、spring單例模式與線程安全：

當(dāng)多用戶同時請求一個服務(wù)時，容器會給每一個請求分配一個線程，這時多個線程會并發(fā)執(zhí)行該請求所對應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯（成員方法），此時就要注意了，如果該處理邏輯中有對該單例狀態(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（此時該狀態(tài)就是一個臨界資源（共享數(shù)據(jù)），如果多個線程同時操作（修改）這個臨界資源就會誘發(fā)線程安全問題）。

線程安全：如果你的代碼所在的進程中有多個線程在同時運行，而這些線程可能會同時運行這段代碼。如果每次運行的結(jié)果和單線程運行的結(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：一個類或者程序所提供的接口對于線程來說是原子操作，或者多線程之間的切換不會導(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。

若每個線程中對全局變量，靜態(tài)變量只有讀操作，而無寫操作，一般來說，這個全局變量是線程安全的；若多個線程同時執(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，因為只存在讀操作；
• 每次調(diào)用方法前都新建一個實例是線程安全的，因為不會訪問共享的資源；
• 局部變量是線程安全的。因為每執(zhí)行一個方法，都會在獨立的空間創(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，會提到一個概念，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，就是沒有實例變量的對象，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)存儲功能。有狀態(tài)bean，就是有實例變量的對象，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）使用線程同步機制：通過對象的鎖機制保證同一時間只有一個線程訪問變量。這時該變量是多個線程共享的，使用同步機制要求程序縝密地分析什么時候?qū)ψ兞窟M行讀寫，什么時候需要鎖定某個對象，什么時候釋放對象鎖等繁雜問題，程序設(shè)計和編寫難度相對較大。

（2）使用ThreadLocal：為每一個線程提供一個獨立的變量副本，從而隔離了多個線程對數(shù)據(jù)的訪問沖突。因為每一個線程都擁有自己的變量副本，從而也就沒有必要對該變量進行同步了。

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

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

默認是單例模式可設(shè)置為多例模式，兩種模式的優(yōu)缺點：

1、單例模式（單例多線程的）

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

2、多例模式（單線程的）

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

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

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