编程中的智慧六：单例、原型、建造者

上一篇咱们结合Spring介绍了设计模式中的工厂模式相关方法，其实现在Java开发基本上都是基于Spring框架开发，所以后续我们在开发过程中基本上很少自己重写一个工厂模式，都是直接使用Spring来完成。今天咱们接着看剩下的创建型设计模式：单例、原型、建造者。

单例模式在Spring中的应用详解

单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。Spring框架默认情况下对所有Bean使用单例模式，即一个Bean只会被创建一次，并在整个Spring容器中共享。

1. 单例模式概述

单例模式包含以下角色：

• 单例类：定义一个私有的构造函数，确保只能通过静态方法获取唯一实例。
• 静态方法：提供获取单例实例的全局访问点。

2. 单例模式在Spring中的实现

源码分析：之前Spring源码相关内容已经分析过了这边直接贴代码来

Spring中的DefaultSingletonBeanRegistry类实现了单例模式。该类维护了一个缓存，用于存储单例Bean实例。

public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {

    private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);

    @Override
    public Object getSingleton(String beanName) {
        return this.singletonObjects.get(beanName);
    }

    protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
        this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject);
    }
}

在Spring容器初始化过程中，当一个Bean被创建时，如果其作用域为单例（默认情况），Spring会调用addSingleton方法将该Bean实例放入singletonObjects缓存中。在以后每次请求该Bean时，Spring会从缓存中直接返回该实例，而不再创建新的实例。

原型模式在Spring中的应用详解

原型模式通过克隆现有的对象来创建新对象。Spring支持原型作用域（prototype），每次请求一个原型作用域的Bean时，都会创建一个新的实例。

1. 原型模式概述

原型模式包含以下角色：

• 原型接口：定义一个克隆方法。
• 具体原型类：实现克隆方法，返回自身的一个副本。

2. 原型模式在Spring中的实现

源码分析：

在Spring中，通过配置Bean的作用域为prototype来实现原型模式。在DefaultListableBeanFactory中，处理原型作用域的代码如下：

		// 如果是原型bean
				else if (mbd.isPrototype()) {
					// It's a prototype -> create a new instance.
					Object prototypeInstance = null;
					try {
						// 实例化前置准备工作
						beforePrototypeCreation(beanName);
						// 开始实例化
						prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
					}
					finally {
						// 实例化以后的处理工作
						afterPrototypeCreation(beanName);
					}
					// 获取原型bean实例对象
					bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
				}

 这里可以明显的看到如果是原型模式，Spring会直接调用createBean而不会从单例缓存池中获取。

构建者模式在Spring中的应用详解

构建者模式通过逐步构建复杂对象，允许创建者一步步构建其表示。Spring中的BeanDefinitionBuilder类使用了构建者模式，用于动态创建Bean定义。

1. 构建者模式概述

构建者模式包含以下角色：

• 构建者：提供构建复杂对象的各个方法。
• 具体构建者：实现构建者接口，构建具体的复杂对象。
• 指导者：指导构建者如何构建复杂对象。
• 产品：最终构建的复杂对象。

2. 构建者模式在Spring中的实现

源码分析：

Spring中的BeanDefinitionBuilder类使用了构建者模式：

public class BeanDefinitionBuilder {
    private AbstractBeanDefinition beanDefinition;

    private BeanDefinitionBuilder(Class<?> beanClass) {
        this.beanDefinition = new GenericBeanDefinition();
        this.beanDefinition.setBeanClass(beanClass);
    }

    public static BeanDefinitionBuilder genericBeanDefinition(Class<?> beanClass) {
        return new BeanDefinitionBuilder(beanClass);
    }

    public BeanDefinitionBuilder addPropertyValue(String name, Object value) {
        this.beanDefinition.getPropertyValues().add(name, value);
        return this;
    }

    public AbstractBeanDefinition getBeanDefinition() {
        return this.beanDefinition;
    }
}

使用BeanDefinitionBuilder时，可以通过链式调用逐步设置Bean的各个属性，最终调用getBeanDefinition方法获取构建的Bean定义。例如：

BeanDefinitionBuilder builder = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition(MyBean.class);
builder.addPropertyValue("name", "testName")
       .addPropertyValue("age", 30);
AbstractBeanDefinition beanDefinition = builder.getBeanDefinition();

通过上述详细分析，我们可以看到Spring框架在其设计和实现中广泛应用了单例模式、原型模式和构建者模式。这些设计模式不仅提高了代码的可维护性和可扩展性，还使得Spring框架能够灵活地管理对象的创建和依赖注入。

当然实际生产中，我们业务处理的类基本上都是交给Spring管理的如Service、Controller、Mapper等，这些类默认情况下都是单例，当我指定作用域为Prototype的时候，其实就是走了不同的判断逻辑，然后每次都需要重新创建。