Spring框架核心技术解析

📕我是廖志伟，一名Java开发工程师、《Java项目实战——深入理解大型互联网企业通用技术》（基础篇）、（进阶篇）、（架构篇）清华大学出版社签约作家、Java领域优质创作者、优快云博客专家、阿里云专家博主、51CTO专家博主、产品软文专业写手、技术文章评审老师、技术类问卷调查设计师、幕后大佬社区创始人、开源项目贡献者。

📘拥有多年一线研发和团队管理经验，研究过主流框架的底层源码(Spring、SpringBoot、SpringMVC、SpringCloud、Mybatis、Dubbo、Zookeeper)，消息中间件底层架构原理(RabbitMQ、RocketMQ、Kafka)、Redis缓存、MySQL关系型数据库、 ElasticSearch全文搜索、MongoDB非关系型数据库、Apache ShardingSphere分库分表读写分离、设计模式、领域驱动DDD、Kubernetes容器编排等。不定期分享高并发、高可用、高性能、微服务、分布式、海量数据、性能调优、云原生、项目管理、产品思维、技术选型、架构设计、求职面试、副业思维、个人成长等内容。

🌾阅读前，快速浏览目录和章节概览可帮助了解文章结构、内容和作者的重点。了解自己希望从中获得什么样的知识或经验是非常重要的。建议在阅读时做笔记、思考问题、自我提问，以加深理解和吸收知识。阅读结束后，反思和总结所学内容，并尝试应用到现实中，有助于深化理解和应用知识。与朋友或同事分享所读内容，讨论细节并获得反馈，也有助于加深对知识的理解和吸收。💡在这个美好的时刻，笔者不再啰嗦废话，现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来，我将为大家呈现正文内容。

一、IoC容器与依赖注入

IoC容器核心

Spring框架的IoC容器是整个框架的核心，它通过控制反转（Inversion of Control）的原理，将对象的创建和依赖关系的管理从程序代码中分离出来，转由容器负责。在Spring中，IoC容器负责实例化、配置和组装Bean。Spring容器主要有两种类型：BeanFactory和ApplicationContext。BeanFactory是Spring框架的早期版本中使用的IoC容器，而ApplicationContext是BeanFactory的子接口，提供了更多的功能，如事件发布、国际化支持等。

依赖注入实现模式

依赖注入是IoC容器实现的核心机制，Spring提供了多种依赖注入的方式，包括：

• 构造器注入：通过构造函数注入依赖对象，这种方式要求依赖对象必须在构造时提供，适用于对象生命周期一开始就需要依赖对象的情况。
• Setter注入：通过setter方法注入依赖对象，这种方式较为灵活，可以在对象创建后任意时间注入依赖。
• 字段注入：通过字段直接注入依赖对象，这种方式在Spring 3.0及以上版本中提供，但使用较少，因为直接操作字段不如通过setter方法灵活。
• 方法注入：通过自定义方法注入依赖对象，这种方式较为少见，主要用于一些特殊场景。

组件扫描机制

Spring的组件扫描机制允许自动检测和注册带有特定注解的Java类，如@Component、@Service、@Repository等。组件扫描的配置通常在Spring配置文件中指定，例如：

<context:component-scan base-package="com.example.project"/>

这行配置表示在com.example.project包及其子包下查找带有上述注解的类，并将它们注册为Spring的Bean。

Bean作用域

Spring支持多种Bean的作用域，除了上述提到的Singleton和Prototype，还包括：

• Request：为每个HTTP请求创建一个新的Bean实例，适用于Web应用程序中的请求处理。
• Session：为每个HTTP会话创建一个新的Bean实例，适用于需要跨请求保留数据的场景。
• GlobalSession：为所有HTTP会话创建一个共享的Bean实例，适用于集群环境。

条件化配置

Spring的@Conditional注解允许基于特定条件动态注册或配置Bean。例如，可以基于某个类是否存在或某个属性值来决定是否创建Bean：

@Component
@Conditional(OnClass.class)
public class MyComponent {
    // ...
}

二、AOP技术体系

代理模式实现

Spring AOP利用代理模式来实现面向切面编程。代理模式主要有两种实现方式：JDK动态代理和CGLIB代理。

• JDK动态代理：当目标对象实现了至少一个接口时，可以使用JDK动态代理来创建代理对象。JDK动态代理通过反射机制创建代理对象，并在代理对象中拦截目标对象的方法调用。
• CGLIB代理：当目标对象没有实现任何接口时，可以使用CGLIB来创建代理对象。CGLIB通过继承方式创建代理对象，并在代理对象中拦截目标对象的方法调用。

切点表达式语法

切点表达式用于定义哪些方法或类应该被AOP增强。Spring AOP提供了丰富的切点表达式语法，例如：

• execution(* com.example.project..*.*(..))：匹配com.example.project包及其子包下所有类的所有方法。
• within(com.example.project..*)：匹配com.example.project包及其子包下的类。
• this(com.example.project.ProjectService)：匹配实现了ProjectService接口的代理对象。

通知类型

Spring AOP提供了多种通知类型，除了上述提到的五种，还包括：

• 引入（Introduction）：允许在代理对象中添加新的方法和属性。
• 环绕通知（Around Advice）：在目标方法执行前后都执行，可以拦截方法调用并返回结果。

AOP应用场景

AOP广泛应用于日志管理、性能监控、安全控制、事务管理、缓存管理等多个场景。

三、数据持久化

JDBC模板

Spring JDBC模板是一个封装了JDBC操作的模板类，它简化了JDBC编程，提供了声明式的方法来执行SQL语句。JDBC模板的主要方法包括：

• queryForObject：执行查询并返回单个结果。
• query：执行查询并返回列表。
• update：执行更新、插入或删除操作。

事务管理

Spring支持声明式和编程式的事务管理。声明式事务管理通过@Transactional注解来实现，而编程式事务管理则需要使用TransactionTemplate或PlatformTransactionManager。

ORM集成

Spring与Hibernate、MyBatis等ORM框架集成，提供了会话管理。在Spring中，可以使用SessionFactory和Session来操作ORM框架。

JPA规范实现

Spring Data JPA是Spring对JPA规范的支持，它提供了简化JPA编程的抽象层。Spring Data JPA允许使用方法命名约定来定义数据访问接口，从而简化数据访问层的开发。

多数据源配置

Spring支持配置多个数据源，并允许在运行时动态切换数据源。配置多个数据源通常需要使用AbstractRoutingDataSource。

四、Web开发体系

MVC架构

Spring MVC是一个基于MVC模式的Web框架，它将Web应用程序分为模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）三个部分。Spring MVC的主要组件包括：

• DispatcherServlet：前端控制器，负责处理HTTP请求并分发到相应的处理器。
• HandlerMapping：将请求映射到处理器。
• HandlerAdapter：适配处理器。
• ViewResolver：解析视图名称到具体视图。

异常处理机制

Spring MVC提供了异常处理机制，可以自定义异常处理器。异常处理器通常使用@ControllerAdvice或@RestControllerAdvice注解。

文件上传下载

Spring MVC支持文件上传和下载功能。文件上传可以使用CommonsMultipartFile或MultipartFile接口，而文件下载可以使用HttpServletResponse。

五、安全框架

认证流程

Spring Security提供了认证和授权功能，支持多种认证方式，如基于用户名密码、基于令牌、基于OAuth2等。Spring Security的认证流程主要包括以下步骤：

1. 用户发起认证请求。
2. Spring Security过滤器链拦截请求并获取认证信息。
3. 认证信息与用户数据库进行比对。
4. 认证成功后，生成令牌并返回给用户。
5. 用户携带令牌发起授权请求。
6. Spring Security验证令牌并授权访问资源。

授权模型

Spring Security支持基于角色的访问控制。在Spring Security中，可以通过定义安全策略来控制用户对资源的访问权限。

CSRF防护

Spring Security提供了防止CSRF攻击的措施。默认情况下，Spring Security会为每个表单添加一个隐藏字段来存储CSRF令牌，从而防止CSRF攻击。

OAuth2集成

Spring Security支持OAuth2协议，方便集成第三方服务。在Spring Security中，可以使用OAuth2AuthenticationProvider来处理OAuth2认证。

方法级安全

Spring Security允许在方法级别上配置安全策略。例如，可以使用@PreAuthorize和@PostAuthorize注解来控制方法访问权限。

六、高级特性

事件发布/监听机制

Spring提供了事件发布/监听机制，允许组件之间进行解耦通信。事件发布者通过ApplicationEventPublisher发布事件，而事件监听器通过实现ApplicationListener接口来监听事件。

SpEL表达式

Spring Expression Language（SpEL）是一种表达式语言，用于在运行时动态访问对象属性、调用方法、执行运算等。SpEL表达式可以用于数据绑定、动态属性值等场景。

响应式编程（WebFlux）

Spring WebFlux是一个响应式Web框架，支持异步非阻塞处理。WebFlux使用Reactor的流式编程模型，可以处理高并发的网络请求。

测试框架集成

Spring提供了对JUnit、TestNG等测试框架的支持。Spring Test提供了简化Spring应用程序测试的注解和断言方法。

缓存抽象

Spring Cache提供了缓存抽象，简化了缓存的使用。Spring Cache支持多种缓存提供者，如Redis、EhCache等。

七、Spring Boot生态

自动配置原理

Spring Boot通过自动配置原理，自动配置应用程序所需的Bean和依赖。自动配置的原理是基于条件注解和配置属性。

Starter机制

Spring Boot提供了Starter依赖，简化了依赖管理。Starter依赖通常包含了应用程序开发所需的库和配置。

Actuator监控

Spring Boot Actuator提供了应用程序监控和度量功能。Actuator可以通过HTTP端点来访问应用程序的运行时信息。

配置文件体系

Spring Boot支持多种配置文件，如application.properties和application.yml，方便配置管理。配置文件支持多种配置格式，如键值对、属性文件、JSON等。

总结： Spring框架是一个功能强大的企业级应用开发框架，通过IoC容器、依赖注入、AOP、数据持久化、Web开发、安全框架、高级特性、Spring Boot生态等众多功能，简化了企业级应用的开发过程。掌握这些知识点，将有助于开发者高效地开发出高质量的应用程序。

📥博主的人生感悟和目标

希望各位读者大大多多支持用心写文章的博主，现在时代变了，信息爆炸，酒香也怕巷子深，博主真的需要大家的帮助才能在这片海洋中继续发光发热，所以，赶紧动动你的小手，点波关注❤️，点波赞👍，点波收藏⭐，甚至点波评论✍️，都是对博主最好的支持和鼓励！

- 💂 博客主页： Java程序员廖志伟
- 👉 开源项目： Java程序员廖志伟
- 🌥 哔哩哔哩： Java程序员廖志伟
- 🎏 个人社区： Java程序员廖志伟
- 🔖 个人微信号： SeniorRD

📙经过多年在优快云创作上千篇文章的经验积累，我已经拥有了不错的写作技巧。同时，我还与清华大学出版社签下了四本书籍的合约，并将陆续出版。这些书籍包括了基础篇、进阶篇、架构篇的📌《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》📌，以及📚《解密程序员的思维密码--沟通、演讲、思考的实践》📚。具体出版计划会根据实际情况进行调整，希望各位读者朋友能够多多支持！

🔔如果您需要转载或者搬运这篇文章的话，非常欢迎您私信我哦~