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。

📙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。

💡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。BeanFactory 和 ApplicationContext 是 Spring 容器的主要接口，它们负责实例化、配置和组装 Bean。BeanFactory 是一个轻量级的容器，它提供了基本的依赖注入功能，而 ApplicationContext 则提供了更丰富的功能，如事件发布、国际化支持和应用上下文生命周期管理。

IoC（控制反转）是 Spring 的核心思想之一，它将对象的创建和依赖关系的配置从代码中分离出来，交由 Spring 容器来管理。这种做法使得代码更加模块化，易于测试和维护。DI（依赖注入）是实现 IoC 的主要方式，它允许 Spring 容器在 Bean 创建时自动注入其依赖。

Bean 生命周期管理是 Spring 容器的一个重要功能，它允许开发者定义 Bean 的创建、初始化、销毁等生命周期事件。Spring 提供了多种生命周期接口和注解，如 InitializingBean、DisposableBean、@PostConstruct、@PreDestroy 等。

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，而原型作用域则表示每次请求都会创建一个新的 Bean 实例。

Spring 提供了两种类型的容器：BeanFactory 和 ApplicationContext。BeanFactory 是最基本的容器，它提供了基本的依赖注入功能。ApplicationContext 是一个更高级的容器，它不仅提供了 BeanFactory 的所有功能，还提供了事件发布、国际化支持和应用上下文生命周期管理等功能。

注解驱动开发是 Spring 3.0 引入的一个特性，它允许开发者使用注解来替代 XML 配置。常用的注解包括 @Component、@Service、@Repository、@Autowired 等。这些注解可以用来标记类、字段、方法和构造函数，以实现依赖注入、自动装配和组件扫描等功能。

Java 配置是 Spring 3.1 引入的另一个特性，它允许开发者使用 Java 代码来替代 XML 配置。@Configuration 注解用于标记配置类，而 @Bean 注解用于定义 Bean。

XML 配置驱动是 Spring 早期使用的一种配置方式，它允许开发者使用 XML 文件来配置 Bean 和依赖关系。

SpEL（Spring 表达式语言）是 Spring 提供的一种表达式语言，它可以用来在运行时动态地访问和操作对象属性、调用方法、执行运算等。

在 Spring AOP（面向切面编程）中，切面（Aspect）是包含通知（Advice）和切点（Pointcut）的对象。通知是切面在特定时刻执行的操作，而切点是匹配特定方法的规则。Spring AOP 支持多种通知类型，如 @Before、@After、@Around、@AfterThrowing 和 @AfterReturning。

Spring 数据访问与集成提供了多种数据访问技术，包括 JDBC 抽象（JdbcTemplate）、事务管理（声明式事务 @Transactional、编程式事务）、DAO 支持、ORM 集成（Hibernate、JPA、MyBatis）和 Spring Data（JPA、MongoDB、Redis 等）。

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，它负责处理客户端请求并调用相应的控制器方法。控制器（@Controller、@RestController）负责处理请求并返回响应。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）用于解析逻辑视图名并渲染视图。数据绑定（@RequestParam、@PathVariable、@RequestBody）用于将请求参数绑定到控制器方法参数。返回处理（@ResponseBody、ResponseEntity）用于返回 JSON 或 XML 格式的响应。文件上传（MultipartFile）允许控制器处理文件上传请求。拦截器（HandlerInterceptor）用于在请求处理过程中执行特定的操作。异常处理（@ControllerAdvice、@ExceptionHandler）用于处理控制器抛出的异常。

Spring Boot 核心特性包括自动配置（Auto-Configuration）、起步依赖（Starter POMs）、嵌入式容器（Tomcat、Jetty、Undertow）、配置文件（application.properties / .yml）、Profile 多环境配置、Actuator（应用监控）和 Spring Boot CLI。

Spring Cloud 微服务组件包括服务注册与发现（Eureka、Nacos）、负载均衡（Ribbon、LoadBalancer）、服务调用（OpenFeign）、熔断器（Hystrix、Resilience4j）、网关（Zuul、Spring Cloud Gateway）、配置中心（Config Server、Nacos Config）、消息总线（Bus）、链路追踪（Sleuth + Zipkin）、分布式事务（Seata）和安全与认证（Spring Cloud Security、OAuth2、JWT、方法级安全 @PreAuthorize、CSRF 防护）。

Spring Security 安全框架提供了身份认证（Authentication）和授权（Authorization）功能。它支持多种认证方式，如表单登录、OAuth2 协议和 JWT。Spring Security 还提供了方法级安全，允许开发者对特定方法进行安全控制。

Spring 设计模式应用包括工厂模式（BeanFactory）、单例模式（Bean 作用域）、代理模式（AOP 动态代理）、模板方法（JdbcTemplate、RestTemplate）和观察者模式（ApplicationEvent）。

其他关键模块包括 Spring Messaging（JMS 集成）、Spring Integration（企业集成模式）、Spring Batch（批处理）、Spring Session（分布式会话管理）和 Spring Cache（缓存抽象：@Cacheable）。

在并发编程中，线程是程序执行的最小单位。线程的生命周期包括新建、就绪、运行、阻塞和终止等状态。线程的创建方式包括继承 Thread 类、实现 Runnable/Callable 接口。线程同步与锁是确保线程安全的关键技术，包括 synchronized、volatile、Lock 接口、CAS 和 ThreadLocal。

并发工具类包括 CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore、Exchanger、Phaser 和 Fork/Join 框架。线程池是管理线程的一种机制，它允许开发者重用一组线程来执行任务，提高程序性能。

并发集合包括 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList/CopyOnWriteArraySet、BlockingQueue 和 ConcurrentLinkedQueue。异步编程是提高程序响应性和吞吐量的关键技术，包括 Future/FutureTask、CompletableFuture 和 Reactive 编程。

内存模型与 JMM（Java Memory Model）是确保线程安全的关键技术，包括 Happens-Before 原则、指令重排序和内存屏障。

MyBatis 是一个优秀的持久层框架，它支持定制化 SQL、存储过程以及高级映射。MyBatis 集成了多种数据库，如 MySQL、Oracle、SQL Server 等。

MyBatis 的基础架构包括 SqlSessionFactory、SqlSession 和 Mapper 接口绑定。XML 映射配置包括 CRUD 标签、参数传递、结果映射和动态 SQL。

MyBatis 的高级特性包括一级缓存、二级缓存、延迟加载和插件机制。关联查询包括一对一、一对多和多对多。注解开发包括 @Select/@Insert/@Update/@Delete、@Results/@Result 和 @Param。

MyBatis 的整合与扩展包括 Spring 整合、分页插件和代码生成器。性能优化包括批量操作、SQL 优化和连接池配置。

Dubbo 是一个高性能、轻量级的开源 RPC 框架，它提供了服务注册与发现、服务调用、负载均衡、集群容错、服务治理、高可用机制、监控与运维和扩展机制等功能。

Dubbo 的基础架构包括服务提供者、服务消费者、注册中心、监控中心、容器和协议。核心配置包括 XML 配置、注解驱动和 API 配置。

Dubbo 的注册中心实现包括 Zookeeper、Nacos、Redis、Multicast 和 Simple。通信协议包括 Dubbo 协议、RMI 协议、Hessian 协议、HTTP/HTTPS 协议、gRPC 协议和 WebService 协议。

Dubbo 的集群容错策略包括 Failover、Failfast、Failsafe、Failback 和 Forking。负载均衡策略包括 Random、RoundRobin、LeastActive 和 ConsistentHash。

Dubbo 的服务治理包括服务分组、服务版本控制、多协议暴露、服务路由规则和动态配置中心。

Dubbo 的高可用机制包括服务注册与发现、健康检查、集群容错、限流策略和熔断机制。

Dubbo 的监控与运维包括 Dubbo Admin 控制台、服务调用统计、依赖关系图、QoS 运维命令和扩展机制。

Dubbo 的扩展机制包括 SPI 扩展点、Filter 拦截器链、RouterFactory 和 LoadBalance 接口。

Dubbo 的高级特性包括异步调用、参数回调、事件通知、泛化调用、隐式参数传递和令牌验证。

Dubbo 的序列化框架包括 Hessian2、Java 原生序列化、JSON 序列化和 Kryo、FST、Protobuf。

Dubbo 的生态整合包括 Spring Boot Starter、Spring Cloud Alibaba 集成、Metrics 监控和分布式链路追踪。

Zookeeper 是一个开源的分布式协调服务，它提供了分布式应用协调、配置管理、集群管理和 Master 选举等功能。

Zookeeper 的基础架构与角色包括分布式协调服务定位、集群角色（Leader、Follower、Observer）和会话（Session）管理。

Zookeeper 的数据模型包括类似文件系统的层次化数据结构、ZNode 节点类型（PERSISTENT、PERSISTENT_SEQUENTIAL、EPHEMERAL、EPHEMERAL_SEQUENTIAL）和 ZNode 数据存储限制。

Zookeeper 的集群与一致性机制包括半数存活原则（Quorum）、ZAB 协议（ZooKeeper Atomic Broadcast）、消息广播机制、崩溃恢复机制、全局数据一致性、原子更新操作和顺序执行请求。

Zookeeper 的监听与通知机制包括 Watcher 监听机制、Watcher 注册方式和节点变更事件监听。

Zookeeper 的核心功能与应用场景包括统一命名服务、统一配置管理、集群管理、Master 选举、分布式锁实现、队列管理和软负载均衡。

Zookeeper 的扩展与运维包括 SPI 扩展点、监控工具（ZooKeeper Admin、Prometheus 集成）和高可用性设计。

RabbitMQ 是一个开源的消息队列，它提供了消息传递、消息持久化、消息确认机制、消息属性和消息路由等功能。

RabbitMQ 的基础架构与核心组件包括 Broker（消息代理服务器）、Virtual Host（虚拟主机隔离）、Connection（TCP 长连接）、Channel（轻量级通信通道）、Exchange（消息路由组件）、Queue（消息存储队列）和 Binding（Exchange 与 Queue 的绑定规则）。

RabbitMQ 的消息模型与协议包括 AMQP 协议、生产者（Publisher）与消费者（Consumer）模型、消息确认机制、消息持久化和消息属性。

RabbitMQ 的 Exchange 类型与路由策略包括 Direct Exchange（精确路由）、Fanout Exchange（广播路由）、Topic Exchange（通配符路由）、Headers Exchange（键值对匹配路由）和默认 Exchange（无名 Exchange）。

RabbitMQ 的消息可靠性保障包括事务机制、Confirm 模式、Return 机制、死信队列（DLX）、TTL（Time-To-Live）和消息/队列过期时间。

RabbitMQ 的集群与高可用包括集群模式、镜像队列、负载均衡、联邦插件（Federation）和 Shovel 插件。

RabbitMQ 的高级特性包括 RPC（远程过程调用）、优先级队列、延迟队列、消息追踪、流控机制和管理与监控。

RabbitMQ 的管理与监控包括管理界面、命令行工具、Prometheus 监控集成、日志分析和策略管理。

RabbitMQ 的安全与权限包括用户角色、权限控制和 SSL/TLS 加密。

RabbitMQ 的生态整合包括 Spring AMQP、Spring Cloud Stream、Kafka 对比与选型和多语言客户端支持。

RocketMQ 是一个开源的消息中间件，它提供了消息传递、消息持久化、消息确认机制、消息属性和消息路由等功能。

RocketMQ 的基础架构组件包括 NameServer（路由注册中心）、Broker（消息存储与转发节点）、Producer（消息生产者）、Consumer（消息消费者）、Topic（消息逻辑分类）和 Message Queue（分区队列）。

RocketMQ 的消息模型与消费包括集群消费模式、广播消费模式、Push 消费模式、Pull 消费模式、顺序消息、延时消息、事务消息和半消息机制。

RocketMQ 的存储与高可用机制包括 CommitLog 顺序写盘、ConsumeQueue 逻辑队列索引、IndexFile 哈希索引、同步刷盘/异步刷盘、主从复制、DLedger 集群和 Broker 高可用部署。

RocketMQ 的消息可靠性保障包括消息重试机制、死信队列、Confirm 机制、Return 机制和消息/队列过期时间。

RocketMQ 的负载均衡与路由包括队列负载策略、Producer 负载均衡、Consumer 负载均衡、消息路由规则和消息过滤机制。

RocketMQ 的高级特性包括批量消息发送、消息轨迹追踪、消息过滤机制、零拷贝技术和消息过滤机制。

RocketMQ 的集群与运维包括 NameServer 无状态集群、Broker 水平扩展、监控工具、QoS 流控机制和生态整合。

Kafka 是一个开源的消息队列，它提供了消息传递、消息持久化、消息确认机制、消息属性和消息路由等功能。

Kafka 的基础概念与架构包括 Kafka 定义、消息队列作用、发布-订阅模式、高吞吐量特性、Broker（代理节点）、Topic（主题）、Partition（分区）、Producer（生产者）、Consumer（消费者）、Consumer Group（消费者组）和 Zookeeper（元数据管理）。

Kafka 的消息模型与消费包括集群消费模式、广播消费模式、Push 消费模式、Pull 消费模式、顺序消息、事务消息和延时消息。

Kafka 的存储与文件机制包括 Commit Log Segment Files（.log 与 .index）、顺序写盘、零拷贝技术和文件清除策略。

Kafka 的生产者机制包括发送模式（同步/异步）、分区策略、批量发送、确认机制和幂等性。

Kafka 的消费者机制包括偏移量（Offset）、Rebalance 机制、分区分配策略、Offset 提交（自动/手动）、指定时间消费、漏消费与重复消费处理。

Kafka 的高可用与可靠性包括副本机制（Leader/Follower）、ISR（In-Sync Replicas）、OSR（Out-of-Sync Replicas）、HW（High Watermark）、LEO（Log End Offset）和 Leader 选举。

Kafka 的性能优化与负载均衡包括高效读写机制、负载均衡策略、分区数量优化和 QoS 流控。

Kafka 的集群与运维包括 Broker 集群节点服役与退役、监控工具（Prometheus/Dashboard）和分区副本分配。

Kafka 的生态系统与高级功能包括 Kafka Streams API、Connect API、Streams 处理引擎、多语言客户端支持和消息轨迹追踪。

Redis 是一个开源的内存键值数据库，它提供了高性能读写、支持持久化、多语言客户端支持和丰富的数据结构。

Redis 的基础概念与特性包括 Redis 定义、单线程模型与 IO 多路复用、高性能读写、支持持久化、多语言客户端支持和应用场景。

Redis 的核心数据结构包括 String（字符串）、Hash（哈希表）、List（双向链表）、Set（无序集合）、Sorted Set（有序集合）、BitMap（位图）、HyperLogLog（基数统计）、GEO（地理位置）和 Stream（消息流）。

Redis 的持久化与高可用包括 RDB（快照持久化）、AOF（日志追加）、混合持久化（RDB+AOF）、主从复制、哨兵模式（Sentinel，故障转移）和 Cluster 模式（分片集群）。

Redis 的高级功能包括事务（MULTI/EXEC）、Lua 脚本（原子执行）、发布订阅（Pub/Sub）、慢查询分析、内存淘汰策略（LRU/LFU）、管道（Pipeline）和分布式锁（SETNX/RedLock）。

Redis 的性能优化与安全包括连接池配置、大 Key 拆分、热 Key 处理、绑定 IP 与访问控制、密码认证（requirepass）和 TLS 加密传输。

Redis 的典型问题解决方案包括缓存穿透（布隆过滤器/空值缓存）、缓存击穿（互斥锁/逻辑过期）、缓存雪崩（随机 TTL/多级缓存）、双写一致性（延迟双删/读写锁）。

Redis 的运维与监控包括内存碎片整理、性能指标监控（QPS/延迟）、集群扩容与缩容、备份与恢复。

MySQL 是一个开源的关系型数据库，它提供了数据定义语言（DDL）、数据操纵语言（DML）、数据控制语言（DCL）和丰富的数据类型。

MySQL 的基础概念与架构包括 MySQL 定义、关系型数据库特点、非关系型数据库对比、单线程模型与 IO 多路复用和整体架构（Server 层/存储引擎层）。

MySQL 的 SQL 语言分类包括 DDL、DML 和 DCL。

MySQL 的数据库管理操作包括创建数据库、删除数据库、选择数据库、备份数据库和还原数据库。

MySQL 的数据类型包括数值类型（INT/FLOAT/DOUBLE/DECIMAL）、字符串类型（CHAR/VARCHAR/TEXT/BLOB）、日期时间类型（DATE/TIME/DATETIME/TIMESTAMP）、枚举与集合类型。

MySQL 的表操作与结构包括创建表、删除表、修改表结构和查看表结构。

MySQL 的查询操作包括基础查询（SELECT）、条件查询（WHERE）、排序查询（ORDER BY）、分页查询（LIMIT）、聚合函数（SUM/AVG/MAX/MIN/COUNT）、分组查询（GROUP BY）和多表查询（JOIN/UNION）。

MySQL 的数据约束包括主键约束、外键约束、唯一约束、非空约束、默认值约束和自增约束。

MySQL 的高级特性与优化包括事务（ACID 特性）、索引机制（B+树结构）、视图存储过程、触发器和性能优化技巧。

MySQL 的存储引擎与集群包括 InnoDB 引擎特性、MyISAM 引擎特性、主从复制和分片集群。

MySQL 的安全运维与管理包括用户权限管理、连接池配置、监控工具使用和内存管理策略。

Elasticsearch 是一个开源的分布式搜索引擎，它提供了全文搜索引擎、实时搜索与分析能力和应用场景。

Elasticsearch 的基础概念与定位包括 Elasticsearch 定义、分布式搜索引擎、全文搜索引擎原理、核心术语（Cluster/Node/Index/Document/Field）和倒排索引机制。

Elasticsearch 的核心架构与组件包括分布式架构、节点类型（Master Node/Data Node/Coordinating Node/Ingest Node）、分片机制（Shard/Primary Shard）、副本机制（Replica/Replica Shard）、集群健康状态（Green/Yellow/Red）和故障转移。

Elasticsearch 的数据模型与存储包括 JSON 文档存储、索引（Index）、文档（Document）、字段（Field）、类型（Type，已废弃）、映射（Mapping）和存储引擎。

Elasticsearch 的查询与搜索机制包括全文搜索、实时索引与搜索、查询语法（布尔查询/模糊查询/范围查询/短语匹配）、聚合分析功能语法分析（Query Parser）和相关性

博主分享

📥博主的人生感悟和目标

📙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。

• 《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》基础篇的购书链接：https://item.jd.com/14152451.html
• 《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》基础篇繁体字的购书链接：http://product.dangdang.com/11821397208.html
• 《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》进阶篇的购书链接：https://item.jd.com/14616418.html
• 《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》架构篇待上架
• 《解密程序员的思维密码--沟通、演讲、思考的实践》购书链接：https://item.jd.com/15096040.html

面试备战资料

八股文备战

场景	描述	链接
时间充裕（25万字）	Java知识点大全（高频面试题）	Java知识点大全
时间紧急（15万字）	Java高级开发高频面试题	Java高级开发高频面试题

理论知识专题（图文并茂，字数过万）

技术栈	链接
RocketMQ	RocketMQ详解
Kafka	Kafka详解
RabbitMQ	RabbitMQ详解
MongoDB	MongoDB详解
ElasticSearch	ElasticSearch详解
Zookeeper	Zookeeper详解
Redis	Redis详解
MySQL	MySQL详解
JVM	JVM详解

集群部署（图文并茂，字数过万）

技术栈	部署架构	链接
MySQL	使用Docker-Compose部署MySQL一主二从半同步复制高可用MHA集群	Docker-Compose部署教程
Redis	三主三从集群（三种方式部署/18个节点的Redis Cluster模式）	三种部署方式教程
RocketMQ	DLedger高可用集群（9节点）	部署指南
Nacos+Nginx	集群+负载均衡（9节点）	Docker部署方案
Kubernetes	容器编排安装	最全安装教程

开源项目分享

项目名称	链接地址
高并发红包雨项目	https://gitee.com/java_wxid/red-packet-rain
微服务技术集成demo项目	https://gitee.com/java_wxid/java_wxid

管理经验

【公司管理与研发流程优化】针对研发流程、需求管理、沟通协作、文档建设、绩效考核等问题的综合解决方案：https://download.youkuaiyun.com/download/java_wxid/91148718

希望各位读者朋友能够多多支持！

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

🔔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~