Spring技术体系精讲

📕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。

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一、IoC容器核心依赖注入实现模式

Spring的IoC容器是实现依赖注入的核心，它管理着应用程序中的Bean的生命周期和依赖关系。以下是每个依赖注入模式的实现细节：

构造器注入

构造器注入通过Bean的构造函数直接注入依赖，这种方式在类设计时就确定了依赖关系，有助于确保类的设计符合单一职责原则。

实现细节：在Bean的定义中，通过@Autowired或@Inject注解，将依赖对象的构造器参数与相应的Bean实例进行绑定。

Setter注入

Setter注入通过提供setter方法来注入依赖，这种方式更加灵活，可以在对象创建后进行依赖的注入。

实现细节：在Bean类中，通过添加setter方法，并在setter方法上使用@Autowired或@Inject注解，将依赖注入到对象的属性中。

字段注入

字段注入通过直接在类的字段上使用注解来注入依赖，这种方式简单易用，但可能不便于在运行时修改依赖。

实现细节：在类的字段上使用@Autowired或@Inject注解，Spring容器会在Bean的生命周期内自动注入相应的依赖。

方法注入

方法注入通过在类中提供特定方法来注入依赖，这种方法可以更精细地控制依赖注入的过程。

实现细节：在类中创建一个初始化方法，使用@Autowired或@Inject注解该方法，Spring容器会自动调用该方法来注入依赖。

组件扫描机制

Spring通过组件扫描机制自动识别并注册带有特定注解的类，从而实现依赖注入。

实现细节：在Spring配置类上使用@ComponentScan注解，指定组件扫描的路径，Spring容器会自动扫描这些路径下的Bean，并将它们注册到IoC容器中。

Bean作用域

Spring允许为Bean设置不同的作用域，包括单例、原型等。

实现细节：在Bean定义时，使用@Scope注解指定Bean的作用域，单例作用域通过默认值或显式指定Scope.SCOPE_SINGLETON实现，原型作用域通过指定Scope.SCOPE_PROTOTYPE实现。

条件化配置（@Conditional）

Spring支持条件化配置，根据特定条件决定是否创建Bean。

实现细节：在Bean定义时，使用@Conditional注解，并通过该注解指定条件类，Spring容器会根据条件类返回的布尔值决定是否创建Bean。

二、AOP技术体系

AOP是一种编程范式，它允许将横切关注点应用到程序中，而不需要修改业务逻辑代码。

代理模式实现

代理模式是AOP实现的核心，Spring支持两种代理模式：JDK动态代理和CGLIB代理。

实现细节：JDK动态代理适用于实现了接口的类，而CGLIB代理适用于未实现接口的类。

切点表达式语法

切点表达式用于指定哪些方法需要被拦截。

实现细节：切点表达式由表达式和操作符组成，表达式可以是类名、方法名、参数等，操作符用于组合表达式。

通知类型

Spring提供了多种通知类型，用于在方法执行的不同阶段执行代码。

实现细节：前置通知在目标方法执行前执行，后置通知在目标方法执行后执行，环绕通知在目标方法执行前后执行，异常通知在目标方法抛出异常时执行，最终通知在目标方法正常返回时执行。

AOP应用场景

AOP可以应用于多种场景，如日志管理、性能监控、安全控制等。

实现细节：根据具体的应用场景，选择合适的通知类型和切点表达式，将横切关注点应用到程序中。

三、数据持久化

数据持久化是Java企业级应用开发的重要部分，Spring提供了多种数据持久化解决方案。

JDBC模板

JDBC模板简化了JDBC编程，通过封装JDBC操作，提高代码可读性和可维护性。

实现细节：JDBC模板提供了一系列方法，如queryForObject、query等，用于执行SQL查询和更新操作。

事务管理

Spring支持声明式事务和编程式事务，用于保证数据的一致性和完整性。

实现细节：通过@Transactional注解或编程方式，可以控制事务的开始、提交和回滚。

ORM集成

Spring支持多种ORM框架，如Hibernate和JPA，提供统一的ORM规范。

实现细节：Spring通过SessionFactory和EntityManagerFactory管理ORM框架的会话，并提供了一组通用的API。

JPA规范实现

Spring Data JPA提供了一系列Repository接口和实现，简化了JPA编程。

实现细节：通过继承JpaRepository接口，可以获取到CRUD操作和分页功能。

多数据源配置

Spring支持配置多个数据源，并实现数据源路由。

实现细节：通过配置数据源和路由策略，可以实现多数据源访问。

四、Web开发体系

Spring MVC是Spring框架提供的Web开发框架，它基于MVC架构，提供了控制器、视图解析器、数据绑定等功能。

MVC架构

MVC架构将Web应用程序分为模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）三个部分。

实现细节：控制器负责处理用户请求，模型负责数据表示和业务逻辑，视图负责展示数据。

RESTful支持

Spring MVC支持RESTful风格的API开发，可以方便地构建RESTful Web服务。

实现细节：使用@RestController注解和@RequestMapping注解，可以创建RESTful风格的控制器。

异常处理机制

Spring MVC提供了丰富的异常处理机制，包括全局异常处理器和控制器异常处理器。

实现细节：通过@ControllerAdvice注解，可以创建全局异常处理器，通过@ExceptionHandler注解，可以创建控制器异常处理器。

文件上传下载

Spring MVC支持文件上传和下载，可以方便地处理文件操作。

实现细节：通过@PostMapping和@GetMapping注解，可以处理文件上传和下载请求。

五、安全框架

Spring Security是Spring框架提供的安全框架，它提供了完整的认证、授权和会话管理功能。

认证流程

Spring Security提供了完整的认证流程，包括用户认证、授权和会话管理等。

实现细节：Spring Security使用过滤器链来处理认证请求，过滤器链中的每个过滤器负责处理特定的安全任务。

授权模型

Spring Security支持多种授权模型，如基于角色的访问控制、基于资源的访问控制等。

实现细节：Spring Security使用角色和权限来控制用户对资源的访问，角色和权限可以与用户进行绑定。

CSRF防护

Spring Security提供了CSRF防护机制，防止跨站请求伪造攻击。

实现细节：Spring Security使用令牌来验证请求是否来自合法的来源。

OAuth2集成方法

Spring Security支持OAuth2认证，可以方便地集成第三方认证服务。

实现细节：Spring Security使用OAuth2认证过滤器来处理OAuth2认证请求。

方法级安全

Spring Security支持方法级安全，可以根据方法上的注解控制访问权限。

实现细节：Spring Security使用方法拦截器来处理方法级安全，拦截器会根据方法上的注解来决定是否允许访问。

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，允许在应用程序中发布事件并监听事件。

实现细节：Spring使用事件监听器来监听事件，事件监听器需要实现ApplicationListener接口。

SpEL表达式

SpEL表达式是一种基于Java的表达式语言，用于在应用程序中动态地访问和操作对象。

实现细节：SpEL表达式可以访问Bean的属性、方法、集合等，可以用于数据绑定、表达式语言等场景。

响应式编程（WebFlux）

Spring WebFlux是一个基于Reactor的响应式Web框架，支持异步编程。

实现细节：Spring WebFlux使用Reactor的流式API来处理HTTP请求和响应，可以方便地构建异步的Web应用程序。

测试框架集成

Spring提供了多种测试框架的集成，如JUnit、TestNG等。

实现细节：Spring使用测试注解和断言来编写测试用例，可以使用Spring提供的测试工具来模拟Bean和依赖。

缓存抽象

Spring提供了缓存抽象，支持多种缓存解决方案。

实现细节：Spring使用缓存管理器来管理缓存，缓存管理器可以配置不同的缓存实现，如EhCache、Redis等。

七、Spring Boot生态

Spring Boot是Spring框架的一个模块，它简化了Spring应用程序的开发。

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各种组件。

实现细节：Spring Boot使用条件注解和配置文件来推断应用程序的配置，并自动配置相应的组件。

Starter机制

Spring Boot提供了多种Starter依赖项，简化了应用程序的配置。

实现细节：Spring Boot的Starter依赖项包含了应用程序所需的库和配置，可以方便地构建应用程序。

Actuator监控

Spring Boot Actuator提供了一组端点，用于监控和管理应用程序。

实现细节：Spring Boot Actuator使用HTTP端点来暴露应用程序的元数据和运行时信息，可以方便地监控和管理应用程序。

配置文件体系

Spring Boot支持多种配置文件格式，如properties、yaml等。

实现细节：Spring Boot使用配置文件来配置应用程序的属性，配置文件可以使用多种格式，如properties、yaml等。

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