Spring框架核心技术与原理解析

📕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。

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💡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。

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 是由 Spring 容器创建、配置和管理的一个对象。Spring 容器主要有两种类型：BeanFactory 和 ApplicationContext。

BeanFactory 是 Spring 容器的基础形式，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、作用域等属性。BeanFactory 的主要作用是实例化 Bean，并管理 Bean 的生命周期。

ApplicationContext 是 BeanFactory 的子接口，它不仅提供了 BeanFactory 的所有功能，还增加了更多高级功能，如事件发布、国际化支持、资源加载等。ApplicationContext 是 Spring 应用程序中常用的容器类型。

在 Spring 中，控制反转（IoC）和依赖注入（DI）是两个核心概念。IoC 是指将对象的创建和依赖关系的配置从程序代码中分离出来，由 Spring 容器来管理。DI 是 IoC 的实现方式，它通过构造函数注入、设值注入和接口注入等方式将依赖关系注入到对象中。

Spring 的 Bean 生命周期管理包括以下几个阶段：

1. Bean 创建：Spring 容器通过反射或 XML 配置创建 Bean 实例。
2. 属性赋值：Spring 容器通过设值注入或构造函数注入为 Bean 的属性赋值。
3. 初始化：Spring 容器调用 Bean 的初始化方法，如 init-method 属性指定的方法。
4. 使用：Bean 被应用程序使用。
5. 销毁：Spring 容器调用 Bean 的销毁方法，如 destroy-method 属性指定的方法。

Bean 作用域定义了 Bean 的生命周期和实例化方式。Spring 支持以下作用域：

• Singleton：默认作用域，每个 Spring 容器中只有一个 Bean 实例。
• Prototype：每次请求时创建一个新的 Bean 实例。
• Request：为每个 HTTP 请求创建一个新的 Bean 实例。
• Session：为每个 HTTP 会话创建一个新的 Bean 实例。
• Global Session：为每个全局 HTTP 会话创建一个新的 Bean 实例。

注解驱动开发是 Spring 3.0 引入的新特性，它允许开发者通过注解来配置 Bean 和依赖注入。常用的注解包括：

• @Component：用于声明一个类为 Spring 容器管理的 Bean。
• @Service：用于声明一个类为业务层 Bean。
• @Repository：用于声明一个类为数据访问层 Bean。
• @Autowired：用于自动装配依赖关系。

Java 配置是 Spring 3.1 引入的新特性，它允许开发者使用 Java 代码来配置 Spring 应用程序。常用的注解包括：

• @Configuration：用于声明一个类为配置类。
• @Bean：用于声明一个方法为 Bean 创建方法。

XML 配置驱动是 Spring 早期使用的配置方式，它通过 XML 文件来配置 Bean 和依赖注入。

Spring 表达式语言（SpEL）是 Spring 框架提供的一种表达式语言，它可以用于在运行时动态地访问和操作对象属性、方法、集合等。SpEL 支持各种表达式，如算术运算、字符串操作、日期操作等。

在 Spring AOP 中，面向切面编程（AOP）是一种编程范式，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和封装。

切面（Aspect）是包含横切关注点代码的模块。Spring AOP 支持以下类型的切面：

• 前置通知（@Before）：在目标方法执行之前执行。
• 后置通知（@After）：在目标方法执行之后执行。
• 环绕通知（@Around）：在目标方法执行前后执行。
• 异常通知（@AfterThrowing）：在目标方法抛出异常时执行。
• 返回通知（@AfterReturning）：在目标方法正常返回时执行。

切点（Pointcut）定义了哪些方法将被切面拦截。Spring AOP 支持以下类型的切点：

• 方法切点：匹配特定方法。
• 类切点：匹配特定类的方法。
• 注解切点：匹配带有特定注解的方法。

在 Spring 数据访问与集成中，JDBC 抽象（JdbcTemplate）是 Spring 提供的一个用于简化 JDBC 操作的模板类。它封装了 JDBC 的繁琐操作，如连接数据库、执行 SQL 语句、处理结果集等。

事务管理是 Spring 数据访问与集成的重要功能。Spring 支持声明式事务和编程式事务。声明式事务通过 @Transactional 注解来声明事务边界，编程式事务通过编程方式来控制事务。

事务传播机制定义了事务的边界。Spring 支持以下事务传播机制：

• REQUIRED：如果当前没有事务，就新建一个事务，如果已经存在一个事务中，加入这个事务。
• REQUIRES_NEW：新建事务，如果当前存在事务，把当前事务挂起。
• SUPPORTS：如果当前存在事务，加入这个事务，如果当前没有事务，则以非事务方式执行。
• MANDATORY：如果当前存在事务，加入这个事务，如果当前没有事务，抛出异常。

事务隔离级别定义了事务并发执行时的隔离程度。Spring 支持以下事务隔离级别：

• READ_UNCOMMITTED：最低隔离级别，允许读取未提交的数据。
• READ_COMMITTED：允许读取已提交的数据，防止脏读。
• REPEATABLE_READ：允许读取已提交的数据，防止脏读和不可重复读。
• SERIALIZABLE：最高隔离级别，完全隔离事务，防止脏读、不可重复读和幻读。

在 Spring Web 与 MVC 中，DispatcherServlet 是 Spring MVC 的前端控制器，它负责接收 HTTP 请求并调用相应的处理器来处理请求。

控制器（@Controller 或 @RestController）是 Spring MVC 的核心组件，它负责接收请求并返回响应。控制器通过注解来映射请求和处理请求。

请求映射（@RequestMapping、@GetMapping、@PostMapping）用于将 HTTP 请求映射到控制器方法。

视图解析（ViewResolver）用于解析视图名称并返回相应的视图对象。

数据绑定（@RequestParam、@PathVariable、@RequestBody）用于将请求参数绑定到控制器方法的参数。

返回处理（@ResponseBody、ResponseEntity）用于返回 JSON 或 XML 格式的响应。

文件上传（MultipartFile）用于处理文件上传请求。

拦截器（HandlerInterceptor）用于拦截请求和响应，实现自定义逻辑。

异常处理（@ControllerAdvice、@ExceptionHandler）用于处理控制器抛出的异常。

Spring WebFlux 是 Spring 5 引入的响应式 Web 框架，它支持异步和非阻塞的 Web 应用程序。

在 Spring Boot 核心特性中，自动配置（Auto-Configuration）是 Spring Boot 的核心特性之一。Spring Boot 通过自动配置来简化应用程序的配置过程。

起步依赖（Starter POMs）是 Spring Boot 提供的一组依赖关系，它们包含了构建应用程序所需的所有依赖项。

嵌入式容器（Tomcat、Jetty、Undertow）是 Spring Boot 提供的内置 Web 服务器。

配置文件（application.properties / .yml）用于配置应用程序的属性。

Profile 多环境配置允许应用程序根据不同的环境（如开发、测试、生产）加载不同的配置。

Actuator 是 Spring Boot 提供的应用程序监控和管理功能。

Spring Boot CLI 是 Spring Boot 提供的命令行工具，它允许开发者使用命令行来创建、构建和运行 Spring Boot 应用程序。

在 Spring Cloud 微服务组件中，服务注册与发现（Eureka、Nacos、Consul、Zookeeper）用于将服务注册到注册中心，并发现其他服务。

负载均衡（Ribbon、LoadBalancer）用于将请求分发到多个服务实例。

服务调用（OpenFeign、RestTemplate）用于调用其他服务。

熔断器（Hystrix、Resilience4j、Sentinel）用于防止服务雪崩。

网关（Zuul、Spring Cloud Gateway）用于路由请求到相应的服务。

配置中心（Config Server、Nacos Config、Apollo）用于集中管理配置。

消息总线（Bus）用于广播配置更改。

链路追踪（Sleuth + Zipkin、SkyWalking）用于追踪分布式系统的请求路径。

分布式事务（Seata）用于跨多个服务的事务管理。

在 Spring Security 安全中，身份认证（Authentication）用于验证用户身份。

授权（Authorization）用于控制用户对资源的访问权限。

表单登录与注销、OAuth2 协议支持、JWT（JSON Web Token）是 Spring Security 提供的身份认证和授权机制。

方法级安全（@PreAuthorize）用于在方法级别上控制访问权限。

CSRF 防护用于防止跨站请求伪造攻击。

在 Spring 设计模式应用中，工厂模式（BeanFactory）用于创建对象实例。

单例模式（Bean 作用域）用于确保一个类只有一个实例。

代理模式（AOP 动态代理）用于动态创建代理对象。

模板方法（JdbcTemplate、RestTemplate）用于封装重复代码。

观察者模式（ApplicationEvent）用于监听事件。

适配器模式（HandlerAdapter）用于适配不同的处理器。

在 Spring Messaging 中，JMS 集成用于与 Java 消息服务（JMS）进行交互。

Spring Integration 用于实现企业集成模式。

Spring Batch 用于批处理。

Spring Session 用于分布式会话管理。

Spring Cache 用于缓存抽象。

这些是 Spring 框架中的一些核心知识点，它们共同构成了一个强大的、灵活的、可扩展的框架，用于构建企业级应用程序。

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