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。

Java程序员廖志伟

🌾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。

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一、IoC容器核心依赖注入实现模式

1. 构造器注入 构造器注入通过在对象的构造函数中注入依赖,确保了对象的依赖关系在初始化阶段就被建立,这对于保证对象的完整性和正确性至关重要。在Spring中,构造器注入通常通过在构造函数参数上添加@Autowired注解实现,Spring容器会根据依赖的类型和名称自动注入相应的Bean。

2. Setter注入 setter注入通过为类的属性提供setter方法来实现依赖注入,这是一种在运行时注入依赖的方式。在Spring中,setter注入通过在属性上添加@Autowired注解来实现,Spring容器会调用相应的setter方法进行依赖注入。

3. 字段注入 字段注入是一种在类的字段上直接使用注解来实现依赖注入的方式,它避免了显式调用setter方法,简化了代码。在Spring中,字段注入通过在字段上添加@Autowired注解来实现,Spring容器会在创建对象时自动注入依赖。

4. 方法注入 方法注入允许在类的方法上注入依赖,这在某些场景下非常有用,比如注入一些仅在特定方法执行时才需要的依赖。在Spring中,方法注入通过在方法上添加@Autowired注解来实现。

5. 组件扫描机制 Spring通过组件扫描机制来自动检测和注册带有特定注解的类。组件扫描机制允许开发者指定一个或多个基础包,Spring容器会自动搜索这些包及其子包下的类,并根据类上添加的注解来创建Bean。

6. Bean作用域 Bean作用域定义了Spring容器创建的Bean的生命周期。除了Singleton(单例)和Prototype(原型)之外,Spring还支持其他作用域,如Request、Session和Global Session等。

7. 条件化配置(@Conditional) @Conditional注解允许基于特定的条件来注册Bean,这使得Spring的配置更加灵活。例如,可以通过@ConditionalOnClass来检查类路径中是否存在某个类,或者通过@ConditionalOnProperty来检查配置属性是否存在。

二、AOP技术体系

1. 代理模式实现 Spring AOP使用代理模式来实现AOP,通过在运行时创建代理对象来拦截方法执行。Spring支持两种代理机制:JDK动态代理和CGLIB代理。

2. JDK动态代理和CGLIB代理 JDK动态代理适用于实现了至少一个接口的类,而CGLIB代理适用于任何类。CGLIB代理通过创建类的子类来拦截方法调用。

3. 切点表达式语法 切点表达式用于定义哪些方法应该被拦截。Spring AOP提供了丰富的切点表达式语法,包括方法签名、执行时间、参数等。

4. 通知类型 通知是AOP中的一个关键概念,它定义了在切点处执行的动作。Spring AOP支持多种通知类型,如前置通知、后置通知、环绕通知、异常通知和最终通知。

5. AOP应用场景 AOP广泛应用于日志管理、性能监控、安全控制、事务管理等场景。例如,可以在方法执行前后记录日志,或者在方法抛出异常时执行特定的异常处理逻辑。

三、数据持久化

1. JDBC模板 Spring JDBC模板简化了JDBC编程,提供了诸如JdbcTemplateNamedParameterJdbcTemplate等工具类,这些工具类封装了JDBC操作,使得JDBC编程更加简单。

2. 事务管理 Spring事务管理提供了声明式和编程式两种方式。声明式事务使用@Transactional注解,编程式事务则通过编程方式管理事务,如使用TransactionTemplate

3. ORM集成 Spring与Hibernate、JPA等ORM框架集成,简化了数据持久化操作。Spring提供了EntityManagerFactory来创建和管理JPA实体管理器。

4. 会话管理 Spring管理Hibernate会话,确保会话的正确关闭和资源释放。Spring提供了SessionFactory来创建和管理Hibernate会话。

5. JPA规范实现 Spring Data JPA是Spring对JPA规范的实现,提供了一套简单的数据访问模板,如JpaRepository

6. 多数据源配置 Spring支持配置多个数据源,并允许动态切换数据源。Spring提供了AbstractRoutingDataSource来支持多数据源配置。

四、Web开发体系

1. MVC架构组件 Spring MVC框架包含控制器(Controller)、模型(Model)和视图(View)三个核心组件。控制器负责处理用户请求,模型负责封装业务数据,视图负责展示数据。

2. 控制器 控制器是Spring MVC中的核心组件,负责接收用户的请求,处理请求,并将结果返回给视图。控制器通常通过实现Controller接口或者使用@Controller注解来定义。

3. 视图解析 Spring MVC使用视图解析器来解析视图名,并将其转换为对应的视图对象。常见的视图解析器包括InternalResourceViewResolverThymeleafViewResolver

4. 数据绑定 Spring MVC使用数据绑定将请求参数绑定到模型对象。Spring MVC支持多种数据绑定机制,如注解绑定、类型转换等。

5. RESTful支持 Spring MVC支持RESTful风格的设计,允许使用HTTP方法(如GET、POST、PUT、DELETE)进行资源操作。Spring MVC提供了@RestController@RequestMapping等注解来支持RESTful风格的API。

6. 异常处理机制 Spring MVC提供了丰富的异常处理机制,可以自定义异常处理逻辑。异常处理器可以通过实现HandlerExceptionResolver接口或者使用@ControllerAdvice注解来定义。

7. 文件上传下载 Spring MVC支持文件上传和下载,简化了文件操作的编程。Spring MVC提供了MultipartFile接口来表示上传的文件。

五、安全框架

1. 认证流程 Spring Security提供了完整的认证流程,包括用户认证和授权。认证流程通常包括用户名和密码的验证、登录请求的处理、用户权限的检查等。

2. 授权模型 Spring Security使用基于角色的访问控制模型,允许为用户分配不同的角色,并基于角色来控制访问权限。

3. CSRF防护 Spring Security提供了CSRF防护机制,防止跨站请求伪造攻击。Spring Security通过在用户会话中生成CSRF令牌,并在表单中包含该令牌来防止CSRF攻击。

4. OAuth2集成 Spring Security支持OAuth2,允许集成第三方认证服务。Spring Security提供了OAuth2AuthenticationManager来处理OAuth2认证。

5. 方法级安全 Spring Security允许在方法级别上配置安全策略。通过在方法上添加@PreAuthorize@PostAuthorize注解,可以指定方法执行前的安全检查和执行后的安全检查。

六、高级特性

1. 事件发布/监听机制 Spring提供了事件发布和监听机制,允许组件之间进行通信。事件发布者可以通过ApplicationEventPublisher发布事件,而事件监听器可以通过实现ApplicationListener接口来监听事件。

2. SpEL表达式 Spring表达式语言(SpEL)提供了一种强大的表达式求值功能。SpEL可以用于在配置文件、注解、表达式等地方进行复杂的表达式计算。

3. 响应式编程(WebFlux) Spring WebFlux是Spring框架响应式编程的组件,允许非阻塞式的Web编程。Spring WebFlux使用Reactor库来处理异步事件,支持流式处理。

4. 测试框架集成 Spring支持与JUnit、TestNG等测试框架集成。Spring提供了MockitoTestNG的集成支持,方便进行单元测试和集成测试。

5. 缓存抽象 Spring提供了缓存抽象,允许集成各种缓存解决方案。Spring缓存抽象允许开发者以声明式的方式配置和使用缓存,简化了缓存操作。

七、Spring Boot生态

1. 自动配置原理 Spring Boot通过自动配置原理,根据项目依赖自动配置Spring应用程序。自动配置的核心是条件化配置,即根据特定的条件来决定是否启用某些配置。

2. Starter机制 Spring Boot的Starter依赖项简化了依赖管理,提供了一套标准化的依赖配置。每个Starter都包含了一组相关的依赖,开发者只需要添加对应的Starter依赖,就可以使用这些依赖。

3. Actuator监控 Spring Boot Actuator提供了应用程序运行时的监控和管理功能。通过Actuator,可以监控应用程序的健康状况、配置信息、运行时指标等。

4. 配置文件体系 Spring Boot使用配置文件(如application.propertiesapplication.yml)来管理应用程序配置。Spring Boot支持多种配置文件格式,如properties、yaml、json等。

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