Spring核心原理

简介: Spring 是最受欢迎的企业级 Java 应用程序开发框架,数以百万的来自世界各地的开发人员使用 Spring 框架来创建性能好、易于测试、可重用的代码。

什么是Spring


Spring 是最受欢迎的企业级 Java 应用程序开发框架,数以百万的来自世界各地的开发人员使用 Spring 框架来创建性能好、易于测试、可重用的代码。

Spring 框架是一个开源的 Java 平台,它最初是由 Rod Johnson 编写的,并且于 2003 年 6 月首次在 Apache 2.0 许可下发布。

Spring 是轻量级的框架,其基础版本只有 2 MB 左右的大小。

Spring 框架的核心特性是可以用于开发任何 Java 应用程序,但是在 Java EE 平台上构建 web 应用程序是需要扩展的。 Spring 框架的目标是使 J2EE 开发变得更容易使用,通过启用基于 POJO 的编程模型来促进良好的编程实践。


为什么要用Spring


1)方便解耦,简化开发

Spring 就是一个大工厂,可以将所有对象的创建和依赖关系的维护交给 Spring 管理。

2)方便集成各种优秀框架

Spring 不排斥各种优秀的开源框架,其内部提供了对各种优秀框架(如 Struts2、Hibernate、MyBatis 等)的直接支持。

3)降低 Java EE API 的使用难度

Spring 对 Java EE 开发中非常难用的一些 API(JDBC、JavaMail、远程调用等)都提供了封装,使这些 API 应用的难度大大降低。

4)方便程序的测试

Spring 支持 JUnit4,可以通过注解方便地测试 Spring 程序。

5)AOP 编程的支持

Spring 提供面向切面编程,可以方便地实现对程序进行权限拦截和运行监控等功能。

6)声明式事务的支持

只需要通过配置就可以完成对事务的管理,而无须手动编程。


Spring 、Spring Boot 和 Spring Cloud 的关系?


Spring 最初最核心的两大核心功能 Spring Ioc 和 Spring Aop 成就了 Spring,Spring 在这两大核心的功能上不断的发展,才有了 Spring 事务、Spring Mvc 等一系列伟大的产品,最终成就了 Spring 帝国,到了后期 Spring 几乎可以解决企业开发中的所有问题。

Spring Boot 是在强大的 Spring 帝国生态基础上面发展而来,发明 Spring Boot 不是为了取代 Spring 是为了让人们更容易的使用 Spring 。

Spring Cloud 是一系列框架的有序集合。它利用 Spring Boot 的开发便利性巧妙地简化了分布式系统基础设施的开发,如服务发现注册、配置中心、消息总线、负载均衡、断路器、数据监控等,都可以用 Spring Boot 的开发风格做到一键启动和部署。

Spring Cloud 是为了解决微服务架构中服务治理而提供的一系列功能的开发框架,并且 Spring Cloud 是完全基于 Spring Boot 而开发,Spring Cloud 利用 Spring Boot 特性整合了开源行业中优秀的组件,整体对外提供了一套在微服务架构中服务治理的解决方案。


bean的初始化过程


Spring IOC 组件按其所承担的角色可以划分为两类:

  1. 物料组件
  1. Resource:配置文件配置的资源
  2. BeanDefinition:通过资源解析产生的Bean定义对象
  3. PropertyEditor:记录各Bean的属性依赖
  4. 以及最终的Bean,它们是加工流程中被加工、被消费的组件,就像流水线上被加工的物料。
  1. 加工设备组件
  1. ResourceLoader:资源加载器
  2. BeanDefinitionReader:Bean解析器
  3. BeanFactoryPostProcessor:Bean信息加工机器
  4. InstantiationStrategy:实例化对象机器
  5. BeanWrapper:Bean属性设置器,这些加工组件像是流水线上不同环节的加工设备,对物料组件进行加工处理。

流程图:

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bean的作用域有哪些?


1、singleton: 唯一 bean 实例,Spring 中的 bean 默认都是单例的。

2、prototype: 每次请求都会创建一个新的 bean 实例。

3、request: 每一次 HTTP 请求都会产生一个新的 bean,该 bean 仅在当前 HTTP Request 内有效。

4、session: 在一个 HTTP Session 中,一个 Bean 定义对应一个实例。该作用域仅在基于 web 的 Spring ApplicationContext 情形下有效。

5、global-session: 全局 session 作用域,仅仅在基于 portle t的 web 应用中才有意义,Spring5 已经没有了。Portlet 是能够生成语义代码(例如:HTML)片段的小型 Java Web 插件。它们基于 portlet 容器,可以像 servlet 一样处理 HTTP 请求。但是,与 servlet 不同,每个 portlet 都有不同的会话。


AOP(Aspect Oriented Programming)


AOP也叫面向切面编程。是一种通过预编译方式和运行期间动态代理实现程序功能的统一维护的一种技术。AOP采取横向抽取机制,取代了传统纵向继承体系重复性代码(性能监视、事务管理、安全检查、缓存)。 AOP面向方面编程基于IoC,是对OOP的有益补充。

AOP利用一种称为“横切”的技术,剖解开封装的对象内部,并将那些影响了 多个类的公共行为封装到一个可重用模块,并将其名为“Aspect”,即方面。所谓“方面”,简单地说,就是将那些与业务无关,却为业务模块所共同调用的 逻辑或责任封装起来,比如日志记录,便于减少系统的重复代码,降低模块间的耦合度,并有利于未来的可操作性和可维护性。

AOP思想:采用代理思想,在不改变原来目标代码前提下,实现功能增强!IoC 工厂制造对象,AOP 代码增强对象,在工厂制造对象过程中,使用代理进行对象的增强(BeanPostProcessor )。

Spring AOP使用纯Java实现,不需要专门的编译过程和类加载器,在运行期通过代理方式向目标类织入增强代码,Spring2.0之后,Spring AOP引入对Aspectj的支持,AspecJ是一个基于Java语言的AOP框架。


IOC(Inversion of Control)


控制反转,通俗的说就是我们不用自己创建实例对象,这些都交给 Spring 的 bean 工厂帮我们创建管理。这也是 Spring 的核心思想,通过面向接口编程的方式来是实现对业务组件的动态依赖。这就意味着 IOC 是 Spring 针对解决程序耦合而存在的。在实际应用中,Spring 通过配置文件(xml 或者 properties)指定需要实例化的类(类名的完整字符串),包括这些类的一组初始化值,通过加载读取配置文件,用 Spring 提供的方法(getBean())就可以获取到我们想要的根据指定配置进行初始化的实例对象。


DI(Dependency Injection)


即“依赖注入”,组件之间依赖关系由容器在运行期决定,形象的说,即由容器动态的将某个依赖关系注入到组件之中。依赖注入的目的并非为软件系统带来更多功能,而是为了提升组件重用的频率,并为系统搭建一个灵活、可扩展的平台。通过依赖注入机制,我们只需要通过简单的配置,而无需任何代码就可指定目标需要的资源,完成自身的业务逻辑,而不需要关心具体的资源来自何处,由谁实现。


bean的生命周期


Spring 容器可以管理 singleton 作用域 Bean 的生命周期,在此作用域下,Spring 能够精确地知道该 Bean 何时被创建,何时初始化完成,以及何时被销毁。

而对于 prototype 作用域的 Bean,Spring 只负责创建,当容器创建了 Bean 的实例后,Bean 的实例就交给客户端代码管理,Spring 容器将不再跟踪其生命周期。每次客户端请求 prototype 作用域的 Bean 时,Spring 容器都会创建一个新的实例,并且不会管那些被配置成 prototype 作用域的 Bean 的生命周期。

了解 Spring 生命周期的意义就在于,可以利用 Bean 在其存活期间的指定时刻完成一些相关操作。这种时刻可能有很多,但一般情况下,会在 Bean 被初始化后和被销毁前执行一些相关操作。

在 Spring 中,Bean 的生命周期是一个很复杂的执行过程,我们可以利用 Spring 提供的方法定制 Bean 的创建过程。

当一个 Bean 被加载到 Spring 容器时,它就具有了生命,而 Spring 容器在保证一个 Bean 能够使用之前,会进行很多工作。Spring 容器中 Bean 的生命周期流程如图 1 所示。

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Bean 生命周期的整个执行过程描述如下。

1)根据配置情况调用 Bean 构造方法或工厂方法实例化 Bean。

2)利用依赖注入完成 Bean 中所有属性值的配置注入。

3)如果 Bean 实现了 BeanNameAware 接口,则 Spring 调用 Bean 的 setBeanName() 方法传入当前 Bean 的 id 值。

4)如果 Bean 实现了 BeanFactoryAware 接口,则 Spring 调用 setBeanFactory() 方法传入当前工厂实例的引用。

5)如果 Bean 实现了 ApplicationContextAware 接口,则 Spring 调用 setApplicationContext() 方法传入当前 ApplicationContext 实例的引用。

6)如果 BeanPostProcessor 和 Bean 关联,则 Spring 将调用该接口的预初始化方法 postProcessBeforeInitialzation() 对 Bean 进行加工操作,此处非常重要,Spring 的 AOP 就是利用它实现的。

7)如果 Bean 实现了 InitializingBean 接口,则 Spring 将调用 afterPropertiesSet() 方法。

8)如果在配置文件中通过 init-method 属性指定了初始化方法,则调用该初始化方法。

9)如果 BeanPostProcessor 和 Bean 关联,则 Spring 将调用该接口的初始化方法 postProcessAfterInitialization()。此时,Bean 已经可以被应用系统使用了。

10)如果在  中指定了该 Bean 的作用范围为 scope="singleton",则将该 Bean 放入 Spring IoC 的缓存池中,将触发 Spring 对该 Bean 的生命周期管理;如果在  中指定了该 Bean 的作用范围为 scope="prototype",则将该 Bean 交给调用者,调用者管理该 Bean 的生命周期,Spring 不再管理该 Bean。

11)如果 Bean 实现了 DisposableBean 接口,则 Spring 会调用 destory() 方法将 Spring 中的 Bean 销毁;如果在配置文件中通过 destory-method 属性指定了 Bean 的销毁方法,则 Spring 将调用该方法对 Bean 进行销毁。

Spring 为 Bean 提供了细致全面的生命周期过程,通过实现特定的接口或  的属性设置,都可以对 Bean 的生命周期过程产生影响。虽然可以随意配置  的属性,但是建议不要过多地使用 Bean 实现接口,因为这样会导致代码和 Spring 的聚合过于紧密。


小结

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