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)、《解密程序员的思维密码——沟通、演讲、思考的实践》作者、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。

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Java程序员廖志伟

💡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。

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在 Spring 框架中,核心容器是其最基础的部分,它负责管理应用程序中的对象,即 Bean。Bean 是 Spring 容器创建和管理的对象,它们被注入到应用程序的其他部分。Spring 容器主要有两种类型:BeanFactory 和 ApplicationContext。

BeanFactory 是 Spring 容器的基础,它提供了基本的依赖注入功能。它通过配置文件或编程方式来配置 Bean 的生命周期、作用域和依赖关系。BeanFactory 在启动时不会创建 Bean,而是在需要时才创建。

ApplicationContext 是 BeanFactory 的子接口,它提供了更多高级功能,如事件发布、国际化支持和应用上下文的生命周期管理。ApplicationContext 在启动时会预实例化所有单例 Bean,这使得它比 BeanFactory 更快。

Spring 的 IoC(控制反转)和 DI(依赖注入)是框架的核心概念。IoC 指的是将对象的创建和依赖关系的配置从应用程序代码中分离出来,由 Spring 容器来管理。DI 是 IoC 的实现方式,它允许 Spring 容器在运行时动态地将依赖关系注入到 Bean 中。

Bean 生命周期管理是 Spring 框架的另一个重要特性。Spring 容器负责管理 Bean 的整个生命周期,包括创建、初始化、使用和销毁。Spring 提供了多种初始化和销毁回调方法,如 init-method 和 destroy-method,以及依赖注入的 init 和 destroy 回调接口。

Bean 作用域定义了 Bean 的生命周期和实例化方式。Spring 支持多种作用域,包括单例(Singleton)和原型(Prototype)。单例作用域意味着每个 Bean 在容器中只有一个实例,而原型作用域意味着每次请求都会创建一个新的 Bean 实例。

在 Spring 中,注解驱动开发简化了配置过程。通过使用 @Component、@Service、@Repository 和 @Autowired 等注解,可以自动扫描和注册 Bean,而不需要编写繁琐的 XML 配置。

Java 配置提供了另一种配置 Bean 的方式,通过使用 @Configuration 注解和 @Bean 注解。这种方式允许开发者以编程方式配置 Bean,而不是使用 XML。

XML 配置驱动是 Spring 的传统配置方式,通过 XML 文件来定义 Bean 的配置信息。虽然注解驱动和 Java 配置越来越受欢迎,但 XML 配置仍然是 Spring 的一部分。

SpEL(Spring 表达式语言)是 Spring 提供的一种表达式语言,用于在运行时计算值。它可以用于动态地设置 Bean 属性、执行条件逻辑和访问集合等。

Spring AOP(面向切面编程)是 Spring 的另一个重要特性,它允许开发者将横切关注点(如日志记录、事务管理)与业务逻辑分离。AOP 通过切面(Aspect)来实现横切关注点的抽象,切面定义了横切关注点的实现。

在 Spring AOP 中,切面(Aspect)是包含通知(Advice)和切点(Pointcut)的对象。通知是切面在特定连接点执行的操作,如 @Before、@After、@Around、@AfterThrowing 和 @AfterReturning。切点定义了通知应该应用的连接点,如方法执行前、执行后等。

Spring 数据访问与集成提供了对各种数据访问技术的支持,包括 JDBC 抽象、事务管理、ORM 集成和 Spring Data。

JDBC 抽象通过 JdbcTemplate 简化了 JDBC 编程,提供了声明式事务管理。

事务管理是 Spring 数据访问的关键特性,它提供了声明式和编程式事务管理。声明式事务通过 @Transactional 注解实现,编程式事务通过编程方式实现。

事务传播机制定义了事务的边界,如 PROPAGATION_REQUIRED、PROPAGATION_REQUIRES_NEW 等。

ORM 集成支持 Hibernate、JPA 和 MyBatis 等持久化框架。

Spring Data 提供了对 JPA、MongoDB、Redis 等数据存储技术的支持。

Spring Web 与 MVC 是 Spring 框架的一部分,它提供了构建 Web 应用程序所需的所有功能。

DispatcherServlet 是 Spring MVC 的前端控制器,它负责处理 HTTP 请求并调用相应的控制器方法。

控制器(@Controller、@RestController)是处理 HTTP 请求的组件,它们映射到特定的 URL。

请求映射(@RequestMapping、@GetMapping、@PostMapping)定义了控制器方法如何映射到特定的 URL。

视图解析(ViewResolver)负责将控制器返回的逻辑视图名解析为实际的视图。

数据绑定(@RequestParam、@PathVariable、@RequestBody)允许控制器接收请求参数和请求体。

返回处理(@ResponseBody、ResponseEntity)允许控制器返回 JSON、XML 等响应体。

文件上传(MultipartFile)允许控制器接收上传的文件。

拦截器(HandlerInterceptor)允许在请求处理过程中执行额外的逻辑。

异常处理(@ControllerAdvice、@ExceptionHandler)允许全局捕获和处理异常。

Spring WebFlux 是 Spring 框架的响应式编程版本,它允许异步处理 HTTP 请求。

Spring Boot 核心特性简化了 Spring 应用的开发。自动配置(Auto-Configuration)允许 Spring Boot 自动配置应用程序所需的依赖项。

起步依赖(Starter POMs)提供了一组预配置的依赖项,简化了依赖管理。

嵌入式容器(Tomcat、Jetty、Undertow)允许 Spring Boot 应用程序以独立的方式运行。

配置文件(application.properties / .yml)允许开发者配置应用程序的属性。

Profile 多环境配置允许为不同的环境(如开发、测试、生产)配置不同的属性。

Actuator(应用监控)允许监控和管理 Spring Boot 应用程序。

Spring Boot CLI 允许使用命令行工具创建和管理 Spring Boot 应用程序。

Spring Cloud 微服务组件提供了构建微服务架构所需的所有功能。

服务注册与发现(Eureka、Nacos、Consul、Zookeeper)允许服务实例注册和发现。

负载均衡(Ribbon、LoadBalancer)允许在多个服务实例之间分配请求。

服务调用(OpenFeign、RestTemplate)允许服务之间进行调用。

熔断器(Hystrix、Resilience4j、Sentinel)允许在服务不可用时提供回退机制。

网关(Zuul、Spring Cloud Gateway)允许集中管理路由和过滤请求。

配置中心(Config Server、Nacos Config、Apollo)允许集中管理应用程序配置。

消息总线(Bus)允许在分布式系统中广播事件。

链路追踪(Sleuth + Zipkin、SkyWalking)允许跟踪分布式系统的请求。

分布式事务(Seata)允许跨多个服务的事务管理。

Spring Security 安全提供了身份认证和授权功能。

身份认证(Authentication)允许验证用户身份。

授权(Authorization)允许控制用户对资源的访问。

表单登录与注销允许用户通过表单登录和注销。

OAuth2 协议支持允许使用 OAuth2 协议进行身份认证。

JWT(JSON Web Token)允许使用 JWT 进行身份认证。

方法级安全(@PreAuthorize)允许在方法级别进行安全控制。

CSRF 防护防止跨站请求伪造攻击。

Spring 设计模式应用展示了如何使用设计模式来构建 Spring 应用程序。

工厂模式(BeanFactory)允许创建和管理对象实例。

单例模式(Bean 作用域)确保每个 Bean 只有一个实例。

代理模式(AOP 动态代理)允许动态创建代理对象。

模板方法(JdbcTemplate、RestTemplate)允许重用代码。

观察者模式(ApplicationEvent)允许对象在状态变化时通知其他对象。

适配器模式(HandlerAdapter)允许适配不同的接口。

其他关键模块提供了 Spring 框架的扩展功能。

Spring Messaging(JMS 集成)允许集成 Java 消息服务。

Spring Integration(企业集成模式)允许集成不同的系统集成。

Spring Batch(批处理)允许处理大量数据。

Spring Session(分布式会话管理)允许管理分布式系统中的会话。

Spring Cache(缓存抽象:@Cacheable)允许缓存数据以提高性能。

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