SpringBoot的单例模式是如何实现的?

Spring Boot 里的单例不是 GoF 意义上的全 JVM 唯一对象 + 私有构造器。

而是由 Spring 容器管理的每个 ApplicationContext 仅一个实例。

其本质是 IOC 容器用缓存表保存已创建的 Bean，并在 getBean() 时复用。

默认就是单例

  • 任何 @Component / @Service / @Repository / @Controller，或 @Bean，默认 scope=singleton。
  • 单例是容器级别：多个 ApplicationContext（测试、子上下文）各有一份。
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@Component // 等价于 @Scope("singleton")
public class UserService {}

容器如何保证只有一个

核心在 DefaultSingletonBeanFactory/DefaultSingletonBeanRegistry 的三级缓存与同步控制：

  • 一级缓存 singletonObjects：已完全创建好的单例。
  • 二级缓存 earlySingletonObjects：为解决循环依赖而“提前曝光”的半成品对象。
  • 三级缓存 singletonFactories：可生成早期引用的工厂（通常是 AOP 代理工厂）。

创建流程（简化）：

  1. getBean(name) → 若在 singletonObjects 里，直接返回。
  2. 不在 → 标记“正在创建”，调用 createBean() 完成实例化、依赖注入、BeanPostProcessor 等。
  3. 初始化完成后放入 singletonObjects，清理二/三级缓存，返回单例。
  4. 全过程对同名 bean 的创建有同步锁，避免并发重复创建，并通过早期引用解决 A→B→A 的构造/注入级循环依赖。

何时创建

  • 默认容器刷新时预创建（preInstantiateSingletons()）。
  • 标注 @Lazy 或全局开启 spring.main.lazy-initialization=true 时，延迟到首次 getBean() 才创建，但仍是单例。

线程安全与可见性

  • 创建阶段受容器同步保护，发布到 singletonObjects 前已完成依赖注入与后置处理，具备安全发布语义。
  • 但单例是多线程共享：业务字段若是可变状态，需自行保证线程安全（不可变、同步、并发集合等）。

@Bean 与 @Configuration 的细节

  • @Configuration 类会被 CGLIB 增强，其 @Bean 方法默认 proxyBeanMethods=true。
    • 在同一配置类内部互相调用 @Bean 方法时，调用会被拦截并从容器取同一个单例，不是 new 新对象。
  • 若显式 proxyBeanMethods=false（Spring Boot 为提速常用），同类内直接方法调用将变成普通方法调用，可能得到新对象。
  • 只要是通过容器 getBean() 拿的，仍是单例。

经验：配置类间若互调 @Bean 方法，保持默认 proxyBeanMethods=true 或避免直接互调。

常见误区

  • Spring 单例 = JVM 唯一 ❌：是每个容器一个。
    • 你起了两个 ApplicationContext 就有两份。
  • 用 static/单例写法再交给 Spring 管理 ❌：多此一举且易与容器生命周期冲突。
  • 循环依赖全能解 ❌：仅能解单例构造器以外的注入型循环依赖，构造器循环、原型 scope、带代理的某些场景仍会失败。

最小验证

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@SpringBootTest
class DemoTest {
    @Autowired UserService a;
    @Autowired ApplicationContext ctx;

    @Test void sameInstance() {
        UserService b = ctx.getBean(UserService.class);
        assertSame(a, b); // 同一容器内是同一个实例
    }
}

小结

Spring Boot 的单例= 默认 scope + BeanFactory 单例缓存 + 同步创建 +（必要时）早期曝光。

把唯一性交给容器，比手写 GoF 单例更易测、更可控，也能与 AOP、生命周期、条件化装配等机制无缝协作。