关于后端:quarkus依赖注入之二bean的作用域

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这里分类和汇总了欣宸的全副原创 (含配套源码)：https://github.com/zq2599/blog_demos

官网材料：https://lordofthejars.github.io/quarkus-cheat-sheet/#_injection
作为《quarkus 依赖注入》系列的第二篇，持续学习一个重要的知识点：bean 的作用域（scope），每个 bean 的作用域是惟一的，不同类型的作用域，决定了各个 bean 实例的生命周期，例如：何时何处创立，又何时何处销毁
bean 的作用域在代码中是什么样的？回顾前文的代码，如下，ApplicationScoped 就是作用域，表明 bean 实例以单例模式始终存活（只有利用还存活着），这是业务开发中罕用的作用域类型：

@ApplicationScoped
public class ClassAnnotationBean {public String hello() {return "from" + this.getClass().getSimpleName();}
}

作用域有多种，如果按起源辨别一共两大类：quarkus 内置和扩大组件中定义，本篇聚焦 quarkus 的内置作用域
上面是整顿好的作用域一览，接下来会一一解说

graph LR
L1(作用域) --> L2-1(内置)
L1 --> L2-2(扩大组件)

L2-1 --> L3-1(惯例作用域)
L2-1 --> L3-2(伪作用域)

L3-1 --> L4-1(ApplicationScoped)
L3-1 --> L4-2(RequestScoped)
L3-1 --> L4-3(SessionScoped)

L3-2 --> L4-4(Singleton)
L3-2 --> L4-5(Dependent)

L2-2 --> L3-6(例如 : TransactionScoped)

惯例作用域，quarkus 官网称之为 normal scope，包含：ApplicationScoped、RequestScoped、SessionScoped 三种
伪作用域称之为 pseudo scope，包含：Singleton、RequestScoped、Dependent 两种
接下来，用一段最平时的代码来揭示惯例作用域和伪作用域的区别
上面的代码中，ClassAnnotationBean 的作用域 ApplicationScoped 就是 normal scope，如果换成 Singleton 就是 pseudo scope 了

@ApplicationScoped
public class ClassAnnotationBean {public String hello() {return "from" + this.getClass().getSimpleName();}
}

再来看应用 ClassAnnotationBean 的代码，如下所示，是个再平时不过的依赖注入

@Path("/classannotataionbean")
public class ClassAnnotationController {

    @Inject
    ClassAnnotationBean classAnnotationBean;

    @GET
    @Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
    public String get() {
        return String.format("Hello RESTEasy, %s, %s",
                LocalDateTime.now(),
                classAnnotationBean.hello());
    }
}

当初问题来了，ClassAnnotationBean 是何时被实例化的？有以下两种可能：

第一种：ClassAnnotationController 被实例化的时候，classAnnotationBean 会被注入，这时 ClassAnnotationBean 被实例化
第二种：get 办法第一次被调用的时候，classAnnotationBean 真正发挥作用，这时 ClassAnnotationBean 被实例化

所以，一共有两个工夫点：注入时和 get 办法首次执行时，作用域不同，这两个工夫点做的事件也不同，上面用表格来解释

工夫点	惯例作用域	伪作用域
注入的时候	注入的是一个代理类，此时 ClassAnnotationBean 并未实例化	触发 ClassAnnotationBean 实例化
get 办法首次执行的时候	1. 触发 ClassAnnotationBean 实例化 2. 执行惯例业务代码	1. 执行惯例业务代码

至此，您应该明确两种作用域的区别了：伪作用域的 bean，在注入的时候实例化，惯例作用域的 bean，在注入的时候并未实例化，只有它的办法首次执行的时候才会实例化，如下图

接下来细看每个作用域

ApplicationScoped 算是最罕用的作用域了，它润饰的 bean，在整个利用中只有一个实例

这是与以后 http 申请绑定的作用域，它润饰的 bean，在每次 http 申请时都有一个全新实例，来写一段代码验证
首先是 bean 类 RequestScopeBean.java，留神作用域是 RequestScoped，如下，在构造方法中打印日志，这样能够通过日志行数晓得实例化次数

package com.bolingcavalry.service.impl;

import io.quarkus.logging.Log;
import javax.enterprise.context.RequestScoped;

@RequestScoped
public class RequestScopeBean {

    /**
     * 在构造方法中打印日志，通过日志呈现次数对应着实例化次数
     */
    public RequestScopeBean() {Log.info("Instance of" + this.getClass().getSimpleName());
    }

    public String hello() {return "from" + this.getClass().getSimpleName();}
}

而后是应用 bean 的代码，是个一般的 web 服务类

package com.bolingcavalry;

import com.bolingcavalry.service.impl.RequestScopeBean;
import javax.inject.Inject;
import javax.ws.rs.GET;
import javax.ws.rs.Path;
import javax.ws.rs.Produces;
import javax.ws.rs.core.MediaType;
import java.time.LocalDateTime;

@Path("/requestscope")
public class RequestScopeController {

    @Inject
    RequestScopeBean requestScopeBean;

    @GET
    @Produces(MediaType.TEXT_PLAIN)
    public String get() {
        return String.format("Hello RESTEasy, %s, %s",
                LocalDateTime.now(),
                requestScopeBean.hello());
    }
}

最初是单元测试代码 RequestScopeControllerTest.java，要留神的是注解 RepeatedTest，有了此注解，testGetEndpoint 办法会反复执行，次数是注解的 value 属性值，这里是 10 次

package com.bolingcavalry;

import com.bolingcavalry.service.impl.RequestScopeBean;
import io.quarkus.test.junit.QuarkusTest;
import org.junit.jupiter.api.RepeatedTest;
import org.junit.jupiter.api.Test;

import static io.restassured.RestAssured.given;
import static org.hamcrest.CoreMatchers.containsString;

@QuarkusTest
class RequestScopeControllerTest {@RepeatedTest(10)
    public void testGetEndpoint() {given()
                .when().get("/requestscope")
                .then()
                .statusCode(200)
                // 查看 body 内容，是否含有 ClassAnnotationBean.hello 办法返回的字符串
                .body(containsString("from" + RequestScopeBean.class.getSimpleName()));
    }
}

因为单元测试中接口会调用 10 次，依照 RequestScoped 作用域的定义，RequestScopeBean 会实例化 10 次，执行单元测试试试吧
执行后果如下图，红框 4 显示每次 http 申请都会触发一次 RequestScopeBean 实例化，合乎预期，另外还有意外播种，稍后马上就会提到

另外，请 重点关注 蓝框和蓝色正文文字，这是意外播种，竟然看到了代理类的日志，看样子代理类是继承了 RequestScopeBean 类，于是父类构造方法中的日志代码也执行了，还把代理类的类名打印进去了
从日志能够看出：10 次 http 申请，bean 的构造方法执行了 10 次，代理类的构造方法只执行了一次，这是个重要论断：bean 类被屡次实例化的时候，代理类不会屡次实例化

SessionScoped 与 RequestScoped 相似，区别是范畴，RequestScoped 是每次 http 申请做一次实例化，SessionScoped 是每个 http 会话，以下场景都在 session 范畴内，共享同一个 bean 实例：

servlet 的 service 办法
servlet filter 的 doFileter 办法
web 容器调用 HttpSessionListener、AsyncListener、ServletRequestListener 等监听器

提到 Singleton，聪慧的您是否想到了单例模式，这个 scope 也是此意：它润饰的 bean，在整个利用中只有一个实例
Singleton 和 ApplicationScoped 很像，它们润饰的 bean，在整个利用中都是只有一个实例，然而它们也是有区别的：ApplicationScoped 润饰的 bean 有代理类包裹，Singleton 润饰的 bean 没有代理类
Singleton 润饰的 bean 没有代理类，所以在应用的时候，对 bean 的成员变量间接读写都没有问题（safely），而 ApplicationScoped 润饰的 bean，请不要间接读写其成员变量，比拟拿都是代理的货色，而不是 bean 的类本人的成员变量
Singleton 润饰的 bean 没有代理类，所以理论应用中性能会略好（slightly better performance）
在应用 QuarkusMock 类做单元测试的时候，不能对 Singleton 润饰的 bean 做 mock，因为没有代理类去执行相干操作
quarkus 官网举荐应用的是 ApplicationScoped
Singleton 被 quarkus 划分为 伪作用域 ，此时再回头品尝下图，您是否豁然开朗：成员变量 classAnnotationBean 如果是 Singleton，是没有代理类的，那就必须在 @Inject 地位实例化，否则，在 get 办法中 classAnnotationBean 就是 null，会空指针异样的

运行代码验证是否有代理类，找到方才的 RequestScopeBean.java，将作用域改成 Singleton，运行单元测试类 RequestScopeControllerTest.java，后果如下图红框，只有 RequestScopeBean 本人构造方法的日志
再将作用域改成 ApplicationScoped，如下图蓝框，代理类日志呈现

Dependent 是个伪作用域，它的特点是：每个依赖注入点的对象实例都不同
假如 DependentClinetA 和 DependentClinetB 都用 @Inject 注解注入了 HelloDependent，那么 DependentClinetA 援用的 HelloDependent 对象，DependentClinetB 援用的 HelloDependent 对象，是两个实例，如下图，两个 hello 是不同的实例

Dependent 的特点是每个注入点的 bean 实例都不同，针对这个特点，quarkus 提供了一个非凡能力：bean 的实例中能够获得注入点的元数据
对应上图的例子，就是 HelloDependent 的代码中能够获得它的使用者：DependentClientA 和 DependentClientB 的元数据
写代码验证这个非凡能力
首先是 HelloDependent 的定义，将作用域设置为 Dependent，而后留神其构造方法的参数，这就是非凡能力所在，是个 InjectionPoint 类型的实例，这个参数在实例化的时候由 quarkus 容器注入，通过此参数即可得悉应用 HelloDependent 的类的身份

@Dependent
public class HelloDependent {public HelloDependent(InjectionPoint injectionPoint) {Log.info("injecting from bean"+ injectionPoint.getMember().getDeclaringClass());
    }

    public String hello() {return this.getClass().getSimpleName();}
}

而后是 HelloDependent 的应用类 DependentClientA

@ApplicationScoped
public class DependentClientA {

    @Inject
    HelloDependent hello;

    public String doHello() {return hello.hello();
    }
}

DependentClientB 的代码和 DependentClientA 截然不同，就不贴出来了
最初写个单元测试类验证 HelloDependent 的非凡能力

@QuarkusTest
public class DependentTest {

    @Inject
    DependentClientA dependentClientA;

    @Inject
    DependentClientB dependentClientB;

    @Test
    public void testSelectHelloInstanceA() {
        Class<HelloDependent> clazz = HelloDependent.class;

        Assertions.assertEquals(clazz.getSimpleName(), dependentClientA.doHello());
        Assertions.assertEquals(clazz.getSimpleName(), dependentClientB.doHello());
    }
}

运行单元测试，如下图红框，首先，HelloDependent 的日志打印了两次，证实确实实例化了两个 HelloDependent 对象，其次日志的内容也精确的将注入点的类的信息打印进去

quarkus 的扩大组件丰富多彩，本人也能依照官网指引制作，所以扩大组件对应的作用域也随着组件的不同而各不相同，就不在此列举了，就举一个例子吧：quarkus-narayana-jta 组件中定义了一个作用域 javax.transaction.TransactionScoped，该作用域润饰的 bean，每个事物对应一个实例
至此，quarkus 作用域的理解和实战曾经实现，这样一来，不论是应用 bean 还是创立 bean，都能按业务须要来精确管制其生命周期了

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正文完

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2023-09-02

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惯例作用域和伪作用域

ApplicationScoped

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