Spring框架核心技术解析

原创于 2025-08-04 11:08:17 发布 · 718 阅读

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#Spring Framework # Java # Microservices

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📕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。

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 Spring 的基础，它负责管理应用程序中的对象，即 Bean。IoC（控制反转）和 DI（依赖注入）是 Spring 的核心概念，它们允许开发者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。

IoC 的核心思想是将对象的创建和依赖关系的配置交给 Spring 容器，而不是由对象自身来创建依赖。在 Spring 中，BeanFactory 和 ApplicationContext 是两种主要的 IoC 容器。BeanFactory 是一个轻量级的容器，它提供了基本的 IoC 功能，而 ApplicationContext 则提供了更多的功能，如事件发布、国际化支持等。

Bean 生命周期管理是 Spring 框架的另一个重要特性。Spring 容器负责创建、初始化、使用和销毁 Bean。在 Bean 的生命周期中，Spring 容器会调用几个回调方法，如 init-method 和 destroy-method，来执行初始化和销毁逻辑。

Bean 作用域定义了 Bean 的生命周期和作用域。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 实例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。

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配置 Bean 和依赖关系。常见的注解包括 @Component、@Service、@Repository 和 @Autowired。@Component 是一个通用的注解，用于标记一个类为 Spring 容器管理的 Bean。@Service 和 @Repository 分别用于标记服务层和数据访问层的 Bean。@Autowired 用于自动注入依赖。

Java 配置是 Spring 3.1 引入的另一个特性，它允许开发者使用 Java 代码来配置 Spring 应用程序。@Configuration 注解用于标记一个类为配置类，而 @Bean 注解用于定义配置类中的 Bean。

XML 配置驱动是 Spring 的传统配置方式，它允许开发者使用 XML 文件来配置 Spring 应用程序。SpEL（Spring 表达式语言）是 Spring 提供的一种表达式语言，它允许开发者使用表达式来访问和操作对象。

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表达式。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 JDBC 抽象（JdbcTemplate）和事务管理功能。JdbcTemplate 是一个简化 JDBC 操作的模板类，它提供了丰富的 API 来执行 SQL 语句。事务管理允许开发者以声明式的方式管理事务，使用 @Transactional 注解可以轻松地开启和关闭事务。

Spring Web 与 MVC 提供了构建 Web 应用程序所需的组件。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）用于处理 HTTP 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。

Spring Boot 核心特性包括自动配置、起步依赖、嵌入式容器、配置文件和 Profile 多环境配置。自动配置允许 Spring Boot 自动配置应用程序所需的 Bean 和依赖关系。起步依赖是 Spring Boot 提供的预定义依赖关系，它们简化了应用程序的构建。嵌入式容器允许 Spring Boot 在应用程序中嵌入 Web 服务器，如 Tomcat、Jetty 和 Undertow。

Spring Cloud 微服务组件包括服务注册与发现、负载均衡、服务调用、熔断器、网关、配置中心、消息总线、链路追踪和分布式事务。服务注册与发现允许服务实例在集群中注册和发现其他服务。负载均衡用于将请求分配到多个服务实例。熔断器用于防止系统过载。网关用于路由请求到不同的服务。配置中心允许集中管理应用程序配置。消息总线用于在分布式系统中传递事件。链路追踪用于跟踪请求在分布式系统中的路径。分布式事务用于确保跨多个服务的事务一致性。

Spring Security 安全框架提供了身份认证和授权功能。身份认证用于验证用户身份，而授权用于确定用户是否有权限执行特定操作。Spring Security 支持多种身份认证方式，如表单登录、OAuth2 和 JWT。

Spring 设计模式应用包括工厂模式、单例模式、代理模式、模板方法和观察者模式。这些设计模式在 Spring 框架中得到了广泛应用，例如，BeanFactory 实现了工厂模式，Bean 作用域实现了单例模式，AOP 实现了代理模式，JdbcTemplate 实现了模板方法，ApplicationEvent 实现了观察者模式。

Spring Messaging 提供了 JMS 集成，允许应用程序使用 Java 消息服务。Spring Integration 提供了企业集成模式，允许应用程序集成不同的消息中间件和系统。Spring Batch 提供了批处理功能，允许应用程序批量处理大量数据。Spring Session 提供了分布式会话管理功能。Spring Cache 提供了缓存抽象，允许应用程序使用不同的缓存技术。

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、阻塞和终止状态。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。并发工具类如 CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore 和 Exchanger 用于协调线程之间的操作。线程池和并发集合是提高并发性能的重要工具。异步编程和 Reactive 编程提供了非阻塞的编程模型。内存模型与 JMM（Java 内存模型）是理解并发编程的基础。

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 的核心组件包括 SqlSessionFactory、SqlSession 和 Mapper 接口。XML 映射配置用于定义 SQL 语句和结果映射。MyBatis 支持高级特性，如一级缓存、二级缓存、延迟加载和插件机制。关联查询和注解开发是 MyBatis 的扩展功能。Spring 整合和性能优化是 MyBatis 应用的重要方面。

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、负载均衡、集群容错、服务治理和高可用机制等功能。Dubbo 的核心组件包括服务提供者、服务消费者、注册中心和容器。Dubbo 支持多种注册中心实现，如 Zookeeper、Nacos 和 Redis。通信协议和集群容错策略是 Dubbo 的关键特性。

Zookeeper 是一个高性能的分布式协调服务，它提供了分布式锁、命名服务、配置管理和集群管理等功能。Zookeeper 的核心组件包括集群角色、数据模型、一致性机制和监听与通知机制。Zookeeper 在分布式系统中发挥着重要作用。

RabbitMQ 是一个开源的消息代理软件，它提供了消息队列、消息确认机制、消息持久化和消息可靠性保障等功能。RabbitMQ 的核心组件包括 Broker、Virtual Host、Connection、Channel、Exchange、Queue 和 Binding。RabbitMQ 支持多种消息模型和协议，如 AMQP、RabbitMQ 协议和 HTTP/HTTPS 协议。

RocketMQ 是一个开源的消息中间件，它提供了消息模型、消息消费、存储与高可用机制、消息可靠性保障、负载均衡与路由、高级特性和集群与运维等功能。RocketMQ 的核心组件包括 NameServer、Broker、Producer、Consumer、Topic 和 Message Queue。

Kafka 是一个分布式流处理平台，它提供了消息队列、消息模型、存储与文件机制、生产者机制、消费者机制、高可用与可靠性、性能优化与负载均衡、集群与运维、生态系统与高级功能和监控与管理等功能。Kafka 的核心组件包括 Broker、Topic、Partition、Producer、Consumer 和 Consumer Group。

Redis 是一个内存键值数据库，它提供了高性能的读写操作、持久化、多语言客户端支持、应用场景、核心数据结构、持久化与高可用、高级功能、性能优化与安全、典型问题解决方案、运维与监控等功能。Redis 在缓存、分布式锁和消息队列等领域得到了广泛应用。

MySQL 是一个开源的关系型数据库管理系统，它提供了基础概念与架构、SQL 语言分类、数据库管理操作、数据类型、表操作与结构、查询操作、数据约束、高级特性与优化、存储引擎与集群、安全运维与管理等功能。MySQL 在企业级应用中得到了广泛应用。

Elasticsearch 是一个分布式搜索引擎，它提供了基础概念与定位、核心架构与组件、数据模型与存储、查询与搜索机制、高可用与可靠性、高级功能与优化、生态系统与工具等功能。Elasticsearch 在日志分析、搜索引擎和实时监控等领域得到了广泛应用。

MongoDB 是一个文档型 NoSQL 数据库，它提供了基础概念与特性、核心数据模型、存储结构与引擎、查询与聚合功能、高可用与扩展性、高级特性、运维与监控、生态系统与工具等功能。MongoDB 在快速迭代和非结构化数据存储等领域得到了广泛应用。

ShardingSphere 是一个开源的分布式数据库中间件，它提供了基础概念、分库分表策略、核心引擎与处理机制、高级功能和部署与扩展等功能。ShardingSphere 在分布式数据库领域得到了广泛应用。

DDD（领域驱动设计）是一种软件开发方法，它强调在软件设计中以领域为核心，将业务逻辑和领域模型分离出来。DDD 的核心概念包括战略设计和战术设计。战略设计关注领域模型和领域服务的设计，而战术设计关注实体、值对象、聚合根、领域服务和领域事件等概念。

Kubernetes 是一个开源的容器编排平台，它提供了基础概念、核心组件、编排与调度、网络与存储、安全与运维等功能。Kubernetes 在容器化和微服务架构领域得到了广泛应用。

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Java程序员廖志伟

📙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。

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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
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