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。

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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 Spring 的核心组成部分,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 容器管理 Bean 的两个核心概念。IoC 实现了对象创建和依赖关系的反转,将对象的创建和依赖关系的配置从代码中分离出来,由 Spring 容器来管理。

Bean 生命周期管理

Spring 容器在创建和销毁 Bean 的过程中,会执行一系列的生命周期回调方法。这些方法包括:

  • init-method:在 Bean 初始化完成后调用,用于执行初始化逻辑。
  • destroy-method:在 Bean 销毁前调用,用于执行清理逻辑。

通过配置 init-methoddestroy-method,可以控制 Bean 的初始化和销毁过程。

Bean 作用域

Spring 容器支持多种 Bean 作用域,包括:

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

BeanFactory 和 ApplicationContext

BeanFactory 是 Spring 容器的基础接口,它提供了创建和管理 Bean 的基本功能。ApplicationContext 是 BeanFactory 的子接口,它提供了更多高级功能,如国际化支持、事件传播等。

注解驱动开发

Spring 提供了一系列注解,用于简化 Bean 的创建和配置。这些注解包括:

  • @Component:用于声明一个类为 Spring 容器管理的 Bean。
  • @Service:用于声明一个业务层 Bean。
  • @Repository:用于声明一个数据访问层 Bean。
  • @Autowired:用于自动注入依赖。

Java 配置

Spring 提供了 Java 配置的方式,通过 @Configuration 注解标记一个类为配置类,然后在配置类中使用 @Bean 注解定义 Bean。

XML 配置驱动

Spring 也支持使用 XML 文件进行配置,通过 <bean> 标签定义 Bean。

SpEL(Spring 表达式语言)

SpEL 是 Spring 提供的一种表达式语言,用于在配置文件或代码中执行表达式。例如,可以使用 SpEL 表达式动态设置 Bean 的属性值。

在 Spring 框架中,AOP(面向切面编程)是一种编程范式,它允许将横切关注点(如日志记录、事务管理)与业务逻辑分离。AOP 通过切面(Aspect)和通知(Advice)来实现横切关注点的织入。

切面(Aspect)

切面是包含通知和切点的类,它定义了横切关注点的实现。

连接点(Join Point)

连接点是指程序执行过程中的特定点,如方法执行、异常抛出等。

通知(Advice)

通知是切面中定义的方法,它在连接点处执行。Spring 支持以下类型的通知:

  • @Before:在连接点之前执行。
  • @After:在连接点之后执行。
  • @Around:在连接点前后都执行。
  • @AfterThrowing:在连接点抛出异常后执行。
  • @AfterReturning:在连接点正常返回后执行。

切点(Pointcut)

切点是匹配连接点的表达式,用于确定通知应该织入哪些连接点。

引入(Introduction)

引入允许在运行时动态地向目标对象添加新的方法和属性。

织入(Weaving)

织入是将切面应用到目标对象的过程。

@AspectJ 注解支持

Spring 支持 @AspectJ 注解,用于定义切面和通知。

在 Spring 框架中,数据访问与集成是 Spring 的另一个重要功能。它提供了 JDBC 抽象、事务管理、ORM 集成等功能。

JDBC 抽象(JdbcTemplate)

JdbcTemplate 是 Spring 提供的 JDBC 抽象层,它简化了 JDBC 编程。

事务管理

Spring 提供了声明式事务管理和编程式事务管理。声明式事务管理通过 @Transactional 注解实现,编程式事务管理通过编程方式实现。

事务传播机制

事务传播机制定义了事务的边界,包括 PROPAGATION_REQUIREDPROPAGATION_REQUIRES_NEWPROPAGATION_NESTED 等。

事务隔离级别

事务隔离级别定义了事务并发执行时的隔离程度,包括 READ_UNCOMMITTEDREAD_COMMITTEDREPEATABLE_READSERIALIZABLE 等。

DAO 支持

Spring 提供了 DAO(数据访问对象)支持,通过 @Repository 注解声明 DAO Bean。

ORM 集成

Spring 支持多种 ORM 框架,如 Hibernate、JPA、MyBatis。

Spring Data

Spring Data 提供了基于 JPA 和 MyBatis 的数据访问抽象,如 Spring Data JPA 和 Spring Data MyBatis。

在 Spring 框架中,Web 与 MVC 是 Spring 的 Web 应用开发框架。它提供了 DispatcherServlet、控制器、请求映射、视图解析等功能。

DispatcherServlet

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。

控制器(@Controller, @RestController)

控制器负责处理 HTTP 请求并返回响应。@Controller 注解用于声明控制器类,@RestController 注解用于声明 RESTful 控制器。

请求映射(@RequestMapping, @GetMapping, @PostMapping)

请求映射用于将 HTTP 请求映射到控制器方法。@RequestMapping 注解可以指定请求的 URL、HTTP 方法等。@GetMapping@PostMapping 注解是 @RequestMapping 注解的特化。

视图解析(ViewResolver)

视图解析器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)

数据绑定用于将请求参数绑定到控制器方法的参数。

返回处理(@ResponseBody, ResponseEntity)

@ResponseBody 注解用于将控制器方法的返回值直接写入响应体。ResponseEntity 用于构建更复杂的响应。

文件上传(MultipartFile)

MultipartFile 接口用于处理文件上传。

拦截器(HandlerInterceptor)

拦截器用于在请求处理过程中拦截请求和响应。

异常处理(@ControllerAdvice, @ExceptionHandler)

@ControllerAdvice 注解用于声明异常处理类,@ExceptionHandler 注解用于指定处理特定异常的方法。

Spring WebFlux

Spring WebFlux 是 Spring 的响应式 Web 框架,它支持异步和非阻塞编程。

在 Spring Boot 框架中,自动配置是 Spring Boot 的核心特性之一。它允许 Spring Boot 自动配置应用程序所需的依赖和配置。

自动配置(Auto-Configuration)

自动配置通过 @EnableAutoConfiguration 注解启用。Spring Boot 会根据类路径下存在的依赖和配置自动配置应用程序。

起步依赖(Starter POMs)

起步依赖是 Spring Boot 提供的依赖管理工具,它简化了依赖的添加和配置。

嵌入式容器(Tomcat, Jetty, Undertow)

Spring Boot 支持多种嵌入式容器,如 Tomcat、Jetty、Undertow。

配置文件(application.properties / .yml)

Spring Boot 使用 application.propertiesapplication.yml 文件进行配置。

Profile 多环境配置

Spring Boot 支持多环境配置,通过配置文件的不同 profile 来切换不同的配置。

Actuator(应用监控)

Actuator 是 Spring Boot 的应用监控工具,它提供了健康检查、指标监控等功能。

Spring Boot CLI

Spring Boot CLI 是 Spring Boot 的命令行工具,它允许使用命令行启动和运行 Spring Boot 应用程序。

在 Spring Cloud 框架中,服务注册与发现是 Spring Cloud 的核心组件之一。它允许应用程序在分布式环境中注册和发现服务。

服务注册与发现(Eureka, Nacos, Consul, Zookeeper)

Spring Cloud 支持多种服务注册与发现组件,如 Eureka、Nacos、Consul、Zookeeper。

负载均衡(Ribbon, LoadBalancer)

负载均衡用于将请求分发到多个服务实例。

服务调用(OpenFeign, RestTemplate)

OpenFeign 和 RestTemplate 是 Spring Cloud 提供的服务调用组件。

熔断器(Hystrix, Resilience4j, Sentinel)

熔断器用于防止系统过载。

网关(Zuul, Spring Cloud Gateway)

网关用于路由和过滤请求。

配置中心(Config Server, Nacos Config, Apollo)

配置中心用于集中管理应用程序的配置。

消息总线(Bus)

消息总线用于在分布式系统中传递消息。

链路追踪(Sleuth, Zipkin, SkyWalking)

链路追踪用于追踪分布式系统的请求路径。

分布式事务(Seata)

分布式事务用于保证分布式系统中事务的一致性。

安全与认证(Spring Cloud Security, OAuth2)

Spring Cloud Security 和 OAuth2 用于实现安全与认证。

监控与管理(Spring Boot Actuator, Admin Server)

Spring Boot Actuator 和 Admin Server 用于监控和管理应用程序。

其他生态组件(Spring Cloud Function, Spring Cloud Kubernetes, Spring Cloud Task)

其他生态组件包括 Spring Cloud Function、Spring Cloud Kubernetes、Spring Cloud Task 等。

在 Spring Security 框架中,安全是 Spring Security 的核心功能之一。它提供了身份认证、授权等功能。

身份认证(Authentication)

身份认证用于验证用户的身份。

授权(Authorization)

授权用于控制用户对资源的访问权限。

表单登录与注销

表单登录与注销是 Spring Security 提供的登录和注销功能。

OAuth2 协议支持

OAuth2 是一种授权框架,Spring Security 支持 OAuth2 协议。

JWT(JSON Web Token)

JWT 是一种轻量级的安全令牌,Spring Security 支持 JWT。

方法级安全(@PreAuthorize)

方法级安全用于控制方法级别的访问权限。

CSRF 防护

CSRF 防护用于防止跨站请求伪造攻击。

在 Spring 框架中,设计模式的应用是 Spring 框架设计的重要组成部分。Spring 框架本身也使用了多种设计模式。

工厂模式(BeanFactory)

BeanFactory 是 Spring 容器的基础接口,它使用了工厂模式来创建和管理 Bean。

单例模式(Bean 作用域)

Spring 容器默认使用单例模式来创建 Bean。

代理模式(AOP 动态代理)

Spring AOP 使用代理模式来实现横切关注点的织入。

模板方法(JdbcTemplate, RestTemplate)

JdbcTemplate 和 RestTemplate 使用模板方法模式来简化编程。

观察者模式(ApplicationEvent)

Spring 使用观察者模式来实现事件驱动编程。

适配器模式(HandlerAdapter)

Spring MVC 使用适配器模式来适配不同的处理器。

在 Spring 框架中,其他关键模块包括 Spring Messaging、Spring Integration、Spring Batch、Spring Session、Spring Cache 等。

Spring Messaging(JMS 集成)

Spring Messaging 提供了 JMS 集成的支持。

Spring Integration(企业集成模式)

Spring Integration 提供了企业集成模式的支持。

Spring Batch(批处理)

Spring Batch 提供了批处理的支持。

Spring Session(分布式会话管理)

Spring Session 提供了分布式会话管理的支持。

Spring Cache(缓存抽象:@Cacheable)

Spring Cache 提供了缓存抽象的支持。

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