Spring Bean Scope 六種作用域完整解析

之前在專案裡因為搞不清楚 Bean scope，導致一個坑埋了好久才發現。乾脆就把 Spring 的六種 scope 整理一下，這樣以後不會再踩到相同的坑。

六種 Scope 速覽

Spring Bean 的六種 scope 分別是：

1. singleton - 預設，整個 container 只有一個實例
2. prototype - 每次 getBean 都新建一個實例
3. request - 每個 HTTP request 一個實例
4. session - 每個 HTTP session 一個實例
5. application - 整個 ServletContext 一個實例
6. websocket - 每個 WebSocket session 一個實例

後面四種（request、session、application、websocket）只在 web application 中可用。

Singleton 作用域

這是預設的 scope。如果你沒有特別指定，Spring 就會把 Bean 當成 singleton：

@Component
public class UserService {
    public void getUser() {
        System.out.println("Getting user");
    }
}

或者明確指定：

@Component
@Scope("singleton")
public class UserService {
    public void getUser() {
        System.out.println("Getting user");
    }
}

Singleton Bean 在 Spring container 啟動時就會被建立（預設），並且整個應用生命週期內都只有一個實例。所以多個地方都注入同一個 UserService，拿到的都是同一個物件。

@Service
public class OrderService {
    @Autowired
    private UserService userService1;
    
    @Autowired
    private UserService userService2;
    
    public void testSingleton() {
        System.out.println(userService1 == userService2); // true
    }
}

Prototype 作用域

Prototype 就不一樣了，每次你從 Spring 拿 Bean，都會給你一個全新的實例：

@Component
@Scope("prototype")
public class RequestContext {
    private String requestId;
    
    public void setRequestId(String id) {
        this.requestId = id;
    }
}

這個 Bean 拿出來就是用完即丟，所以很適合存放一些請求相關的臨時資料。

Singleton 注入 Prototype 的坑

這裡要特別注意。假設你有一個 singleton 的 service，想要注入一個 prototype 的 Bean：

@Service
public class OrderService {
    @Autowired
    private RequestContext requestContext;
    
    public void placeOrder() {
        // 問題：這裡的 requestContext 每次都是同一個！
        // 即使它的 scope 是 prototype，也不會每次都新建
        requestContext.setRequestId("12345");
    }
}

為什麼會這樣？因為 Spring 在建立 singleton Bean 時就把 prototype 的 dependency 注入進去了，只注入一次。之後即使 prototype 的 scope 說要新建，但已經被注入了，就沒有新建的機會。

解法一：ObjectProvider

@Service
public class OrderService {
    @Autowired
    private ObjectProvider<RequestContext> requestContextProvider;
    
    public void placeOrder() {
        RequestContext requestContext = requestContextProvider.getObject();
        requestContext.setRequestId("12345");
        // 這次真的是新的實例
    }
}

ObjectProvider 提供了 getObject() 方法，每次呼叫都會向 Spring 要一個新的 Bean。

解法二：@Lookup

@Service
public class OrderService {
    
    @Lookup
    protected RequestContext getRequestContext() {
        return null; // 實現由 Spring 提供
    }
    
    public void placeOrder() {
        RequestContext requestContext = getRequestContext();
        requestContext.setRequestId("12345");
    }
}

@Lookup 這個註解告訴 Spring，這個方法的實現由 Spring 透過 CGLIB 代理來提供。每次呼叫都會建新實例。

Request 作用域

Request scope 的 Bean 在每個 HTTP request 的生命週期內只有一個實例，request 結束後就會被銷毀。常用來存放單一 request 的相關資訊：

@Component
@Scope("request")
public class RequestLogger {
    private String requestId;
    
    @PostConstruct
    public void init() {
        this.requestId = UUID.randomUUID().toString();
        System.out.println("Request started: " + requestId);
    }
    
    @PreDestroy
    public void cleanup() {
        System.out.println("Request ended: " + requestId);
    }
}

或者用註解方式：

@Component
@Scope(value = WebApplicationContext.SCOPE_REQUEST)
public class RequestLogger {
    // ...
}

Session 作用域

Session scope 的 Bean 在單個 HTTP session 的生命週期內有一個實例，不同的 session 會有不同的實例。很適合存放使用者相關的資訊（雖然一般還是用 session attribute 比較多）：

@Component
@Scope("session")
public class UserSession {
    private String username;
    private List<String> permissions;
    
    public void setUsername(String name) {
        this.username = name;
    }
}

Application 作用域

Application scope 就是整個 ServletContext 的生命週期，通常用於存放全應用共享的狀態：

@Component
@Scope("application")
public class AppConfig {
    private int totalRequests;
    
    public synchronized void incrementRequestCount() {
        totalRequests++;
    }
}

因為是全應用共享，如果要改變狀態的話要注意 thread-safe。

WebSocket 作用域

WebSocket scope 在使用 WebSocket 時，為每個 WebSocket session 建立一個實例。這個比較少用，通常在實時應用裡才會碰到：

@Component
@Scope("websocket")
public class WebSocketHandler {
    private String sessionId;
    
    @PostConstruct
    public void init() {
        this.sessionId = UUID.randomUUID().toString();
    }
}

如何用 SpEL 語法

有時候你想要用 SpEL（Spring Expression Language）來設定 scope，可以這樣做：

@Component
@Scope("${app.scope}")
public class ConfigurableBean {
    // scope 會從 properties 檔案讀取
}

在 application.properties 裡設定：

app.scope=prototype

重點整理

• singleton：預設，整個 container 一個實例，注意 thread-safe
• prototype：每次都新建，常用於臨時物件
• request/session/application/websocket：web application 專用
• 重點提醒：singleton 注入 prototype 要用 ObjectProvider 或 @Lookup 才會真的每次新建
• 後三種 scope（request、session、websocket）比較少用，通常只有特定場景才需要

下次寫程式時，先想清楚這個 Bean 到底需要什麼 scope，一開始想好就不會埋坑了。