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前言

Spring是什么？它是怎么诞生的？有哪些主要的组件和核心功能呢? 本文通过这几个问题帮助你构筑Spring和Spring Framework的整体认知。

Spring简介

Spring 是分层的 full-stack（全栈）轻量级开源框架，以 IoC 和 AOP 为内核，提供了展现层 Spring MVC 和业务层事务管理等众多的企业级应⽤技术，还能整合开源世界众多著名的第三⽅框架和类库，已经成为使⽤最多的 Java EE 企业应⽤开源框架。

Spring 官⽅⽹址：http://spring.io/

Spring 中文网址：https://springdoc.cn/spring/

我们经常说的 Spring 其实指的是Spring Framework（spring 框架）。

Spring 发展历程

1997年 IBM 提出了EJB的思想；1998年，SUN 制定开发标准规范EJB1.0；1999年，EJB 1.1发布；2001年，EJB 2.0发布；2003年，EJB 2.1发布；2006年，EJB 3.0发布；
Rod Johnson（spring之⽗）

1. Expert One-to-One J2EE Design and Development(2002) 阐述了J2EE使⽤EJB开发设计的优点及解决⽅案
2. Expert One-to-One J2EE Development without EJB(2004) 阐述了J2EE开发不使⽤EJB的解决⽅式（Spring雏形）

2017 年 9 ⽉份发布了 Spring 的最新版本 Spring 5.0 通⽤版（GA）

Spring优势

整个 Spring 优势，传达出⼀个信号，Spring 是⼀个综合性，且有很强的思想性框架，每学习⼀天，就能体会到它的⼀些优势。

方便解耦，简化开发

通过Spring提供的IoC容器，可以将对象间的依赖关系交由Spring进⾏控制，避免硬编码所造成的过度程序耦合。⽤户也不必再为单例模式类、属性⽂件解析等这些很底层的需求编写代码，可以更专注于上层的应⽤。

AOP编程的⽀持

通过Spring的AOP功能，⽅便进⾏⾯向切⾯的编程，许多不容易⽤传统OOP实现的功能可以通过 AOP轻松应付。

声明式事务的⽀持

@Transactional 可以将我们从单调烦闷的事务管理代码中解脱出来，通过声明式⽅式灵活的进⾏事务的管理，提⾼开发效率和质量。

方便程序的测试

可以⽤⾮容器依赖的编程⽅式进⾏⼏乎所有的测试⼯作，测试不再是昂贵的操作，⽽是随⼿可做的事情。

方便集成各种优秀框架

Spring可以降低各种框架的使⽤难度，提供了对各种优秀框架（Struts、Hibernate、Hessian、 Quartz等）的直接⽀持。

降低JavaEE API的使⽤难度

Spring对JavaEE API（如JDBC、JavaMail、远程调⽤等）进⾏了薄薄的封装层，使这些API的使⽤难度⼤为降低。

源码是经典的 Java 学习范例

Spring的源代码设计精妙、结构清晰、匠⼼独⽤，处处体现着⼤师对Java设计模式灵活运⽤以及对 Java技术的⾼深造诣。它的源代码无疑是Java技术的最佳实践的范例。

Spring组件

上图中包含了 Spring 框架的所有模块，这些模块可以满足一切企业级应用开发的需求，在开发过程中可以根据需求有选择性地使用所需要的模块。下面分别对这些模块的作用进行简单介绍（并且结合SpringFramework5.x源码模块帮助你对应好各模块关系）。

Core Container（Spring的核心容器）

容器是Spring框架最核⼼的部分，它管理着Spring应⽤中 bean的创建、配置和管理。在该模块中，包括了Spring bean工厂，它为Spring提供了DI的功能。基于bean⼯⼚，我们还会发现有多种Spring应⽤上下⽂的实现。所有的Spring模块都构建于核心容器之上。

Beans 模块：提供了框架的基础部分，包括控制反转和依赖注入。
Core 核心模块：封装了 Spring 框架的底层部分，包括资源访问、类型转换及一些常用工具类。
Context 上下文模块：建立在 Core 和 Beans 模块的基础之上，集成 Beans 模块功能并添加资源绑定、数据验证、国际化、Java EE 支持、容器生命周期、事件传播等。ApplicationContext 接口是上下文模块的焦点。
SpEL 模块：提供了强大的表达式语言支持，支持访问和修改属性值，方法调用，支持访问及修改数组、容器和索引器，命名变量，支持算数和逻辑运算，支持从 Spring 容器获取 Bean，它也支持列表投影、选择和一般的列表聚合等。

对应的源码模块如下：

Data Access/Integration（数据访问／集成）

数据访问／集成层包括 JDBC、ORM、OXM、JMS 和 Transactions 模块，具体介绍如下。

JDBC 模块：提供了一个 JDBC 的样例模板，使用这些模板能消除传统冗长的 JDBC 编码还有必需的事务控制，而且能享受到 Spring 管理事务的好处。
ORM 模块：提供与流行的“对象-关系”映射框架无缝集成的 API，包括 JPA、JDO、Hibernate 和 MyBatis 等。而且还可以使用 Spring 事务管理，无需额外控制事务。
OXM 模块：提供了一个支持 Object /XML 映射的抽象层实现，如 JAXB、Castor、XMLBeans、JiBX 和 XStream。将 Java 对象映射成 XML 数据，或者将XML 数据映射成 Java 对象。
JMS 模块：指 Java 消息服务，提供一套 “消息生产者、消息消费者”模板用于更加简单的使用 JMS，JMS 用于用于在两个应用程序之间，或分布式系统中发送消息，进行异步通信。
Transactions 事务模块：支持编程和声明式事务管理。

对应的源码模块如下：

Web模块

Spring 的 Web 层包括 Web、Servlet、WebSocket 和 Webflux 组件，具体介绍如下。

Web 模块：提供了基本的 Web 开发集成特性，例如多文件上传功能、使用的 Servlet 监听器的 IOC 容器初始化以及 Web 应用上下文。
Servlet 模块：提供了一个 Spring MVC Web 框架实现。Spring MVC 框架提供了基于注解的请求资源注入、更简单的数据绑定、数据验证等及一套非常易用的 JSP 标签，完全无缝与 Spring 其他技术协作。
WebSocket 模块：提供了简单的接口，用户只要实现响应的接口就可以快速的搭建 WebSocket Server，从而实现双向通讯。
Webflux 模块：Spring WebFlux 是 Spring Framework 5.x中引入的新的响应式web框架。与Spring MVC不同，它不需要Servlet API，是完全异步且非阻塞的，并且通过Reactor项目实现了Reactive Streams规范。Spring WebFlux 用于创建基于事件循环执行模型的完全异步且非阻塞的应用程序。

此外Spring4.x中还有Portlet 模块，在Spring 5.x中已经移除

Portlet 模块：提供了在 Portlet 环境中使用 MVC 实现，类似 Web-Servlet 模块的功能。

对应的源码模块如下：

AOP、Aspects、Instrumentation和Messaging

在 Core Container 之上是 AOP、Aspects 等模块，具体介绍如下：

AOP 模块：提供了面向切面编程实现，提供比如日志记录、权限控制、性能统计等通用功能和业务逻辑分离的技术，并且能动态地把这些功能添加到需要的代码中，这样各司其职，降低业务逻辑和通用功能的耦合。
Aspects 模块：提供与 AspectJ 的集成，是一个功能强大且成熟的面向切面编程（AOP）框架。
Instrumentation 模块：提供了类工具的支持和类加载器的实现，可以在特定的应用服务器中使用。
messaging 模块：Spring 4.0 以后新增了消息（Spring-messaging）模块，该模块提供了对消息传递体系结构和协议的支持。
jcl 模块：Spring 5.x中新增了日志框架集成的模块。

对应的源码模块如下：

Test模块

Test 模块：Spring 支持 Junit 和 TestNG 测试框架，而且还额外提供了一些基于 Spring 的测试功能，比如在测试 Web 框架时，模拟 Http 请求的功能。

包含Mock Objects, TestContext Framework, Spring MVC Test, WebTestClient。

对应的源码模块如下：

Spring框架如何应用

上文中，我们展示了Spring和Spring Framework的组件, 这里对于开发者来说有几个问题：

首先，对于Spring进阶，直接去看IOC和AOP，存在一个断层，所以需要整体上构建对Spring框架认知上进一步深入，这样才能构建知识体系。
其次，很多开发者入门都是从Spring Boot开始的，他对Spring整体框架底层，以及发展历史不是很了解；特别是对于一些老旧项目维护和底层bug分析没有全局观。
再者，Spring代表的是一种框架设计理念，需要全局上理解Spring Framework组件是如何配合工作的，需要理解它设计的初衷和未来趋势。

如下是官方在解释Spring框架的常用场景的图

我加上一些注释后，是比较好理解的；引入这个图，重要的原因是为后面设计一个案例帮助你构建认知。

设计一个Spring的Hello World

结合上面的使用场景，设计一个查询用户的案例的两个需求，来看Spring框架帮我们简化了什么开发工作:

查询用户数据 - 来看DAO+POJO-> Service 的初始化和装载。
给所有Service的查询方法记录日志

创建一个Maven的Java项目

引入Spring框架的POM依赖

   <properties>        <maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>        <maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>        <spring.version>5.3.9</spring.version>        <aspectjweaver.version>1.9.6</aspectjweaver.version>    </properties>
    <dependencies>        <dependency>            <groupId>org.springframework</groupId>            <artifactId>spring-context</artifactId>            <version>${spring.version}</version>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.springframework</groupId>            <artifactId>spring-core</artifactId>            <version>${spring.version}</version>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.springframework</groupId>            <artifactId>spring-beans</artifactId>            <version>${spring.version}</version>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.aspectj</groupId>            <artifactId>aspectjweaver</artifactId>            <version>${aspectjweaver.version}</version>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.projectlombok</groupId>            <artifactId>lombok</artifactId>            <version>1.16.22</version>            <scope>compile</scope>        </dependency>        <dependency>            <groupId>junit</groupId>            <artifactId>junit</artifactId>            <version>4.12</version>            <scope>compile</scope>        </dependency>        <dependency>            <groupId>com.alibaba</groupId>            <artifactId>fastjson</artifactId>            <version>1.2.25</version>            <scope>compile</scope>        </dependency>        <dependency>            <groupId>log4j</groupId>            <artifactId>log4j</artifactId>            <version>1.2.12</version>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.slf4j</groupId>            <artifactId>slf4j-api</artifactId>            <version>1.7.25</version>        </dependency>    </dependencies>

User对象

/** * @description  * @author  * @date 2023/8/31 0031 9:49 * @description */@Data@AllArgsConstructor@NoArgsConstructorpublic class User {
    /**     * user's name.     */    private String name;
    /**     * user's age.     */    private int age;
}

DAO 获取 POJO， UserDaoServiceImpl (mock 数据)

/** * @description  * @author  * @date 2023/8/31 0031 9:52 * @description */public class UserDaoImpl {
   public List<User> list(){       return Arrays.asList(new User("",18));   }}

增加daos.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
    <bean id="userDao" class="com.bcst.dao.xml.UserDaoImpl">        <!-- additional collaborators and configuration for this bean go here -->    </bean>    <!-- more bean definitions for data access objects go here -->
</beans>

业务层 UserService（调用DAO层）

/** * @description  * @author  * @date 2023/8/31 0031 9:52 * @description */public class UserService {
    private UserDaoImpl userDao;
    public void setUserDao(UserDaoImpl userDao) {        this.userDao = userDao;    }
    public List<User> list(){        return userDao.list();    }}

增加services.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
    <bean id="userService" class="com.bcst.service.xml.UserService">        <property name="userDao" ref="userDao"/>        <!-- additional collaborators and configuration for this bean go here -->    </bean>    <!-- more bean definitions for services go here --></beans>

拦截所有service中的方法，并输出记录

/** * @description  * @author  * @date 2023/8/31 0031 10:32 * @description */@Aspectpublic class LogAspect {
    @Around("execution(* com.bcst.service.*.*.*(..))")    public Object log(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {        Method method = ((MethodSignature) joinPoint.getSignature()).getMethod();        System.out.println("execute method:"+method.getName());        return joinPoint.proceed();    }}

增加aspects.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd http://www.springframework.org/schema/aop https://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd http://www.springframework.org/schema/context https://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">    <context:component-scan base-package="com.bcst" />
    <aop:aspectj-autoproxy/>
    <bean id="logAspect" class="com.bcst.aspect.LogAspect">        <!-- configure properties of aspect here as normal -->    </bean>    <!-- more bean definitions for data access objects go here -->
</beans>

测试

/** * @description  * @author  * @date 2023/8/31 0031 9:58 * @description xml方式测试 */public class UserServiceTest {
    @Test    public void test1(){       // ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("spring/daos.xml", "spring/services.xml");        ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("classpath:spring/daos.xml", "classpath:spring/services.xml","classpath:spring/aspects.xml");        UserService userService = applicationContext.getBean(UserService.class);        List<User> userList = userService.list();        System.out.println(JSON.toJSON(userList));    }}

Spring核心思想

上面的例子，体现了Spring IOC和AOP两个核心思想。

IOC和AOP不是spring提出的，在spring之前就已经存在，只不过更偏向于理论化，spring在技术层次把这两个思想做了⾮常好的实现（Java）

控制反转-IOC

什么是IoC？

IoC Inversion of Control (控制反转/反转控制)，注意它是⼀个技术思想，不是⼀个技术实现。

描述的事情：Java开发领域对象的创建，管理的问题。

传统开发方式：⽐如类A依赖于类B，往往会在类A中new⼀个B的对象。

IoC思想下开发方式：我们不⽤⾃⼰去new对象了，⽽是由IoC容器（Spring框架）去帮助我们实例化对象并且管理它，我们需要使⽤哪个对象，去问IoC容器要即可。

我们丧失了⼀个权利（创建、管理对象的权利）,得到了⼀个福利（不⽤考虑对象的创建、管理等⼀系列事情）。

为什么叫做控制反转？

控制：指的是对象创建（实例化、管理）的权利

反转：控制权交给外部环境了（spring框架、IoC容器）

IoC和DI的区别

DI：Dependancy Injection（依赖注⼊）

怎么理解：IOC和DI描述的是同⼀件事情，只不过⻆度不⼀样罢了

案例分析

来看第一个需求：查询用户（service通过调用dao查询pojo)，本质上如何创建User/Dao/Service等；

如果没有Spring框架，我们需要自己创建User/Dao/Service等，比如：

UserDaoImpl userDao = new UserDaoImpl();UserService userService = new UserService();userService.setUserDao(userDao);List<User> userList = userService.list();

有了Spring框架，可以将原有Bean的创建工作转给框架, 需要用时从Bean的容器中获取即可，这样便简化了开发工作

Bean的创建和使用分离了:

ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("classpath:spring/daos.xml", "classpath:spring/services.xml","classpath:spring/aspects.xml");UserService userService = applicationContext.getBean(UserService.class);List<User> userList = userService.list();System.out.println(JSON.toJSON(userList));

更进一步，你便能理解为何会有如下的知识点了：

Spring框架管理这些Bean的创建工作，即由用户管理Bean转变为框架管理Bean，这个就叫控制反转 - Inversion of Control (IoC)
Spring 框架托管创建的Bean放在哪里呢？这便是IoC Container;
Spring 框架为了更好让用户配置Bean，必然会引入不同方式来配置Bean？这便是xml配置，Java配置，注解配置等支持
Spring 框架既然接管了Bean的生成，必然需要管理整个Bean的生命周期等；
应用程序代码从Ioc Container中获取依赖的Bean，注入到应用程序中，这个过程叫 依赖注入(Dependency Injection，DI) ；所以说控制反转是通过依赖注入实现的，其实它们是同一个概念的不同角度描述。通俗来说就是IoC是设计思想，DI是实现方式
在依赖注入时，有哪些方式呢？这就是构造器方式，@Autowired, @Resource, @Qualifier... 同时Bean之间存在依赖（可能存在先后顺序问题，以及循环依赖问题等）

这边引入我们后续的相关文章：Spring基础 - Spring之控制反转(IOC)

面向切面 - AOP

什么是AOP

AOP: Aspect oriented Programming ⾯向切⾯编程/⾯向⽅⾯编程。

AOP是OOP的延续，从OOP说起

OOP三⼤特征：封装、继承和多态 。

OOP是⼀种垂直继承体系。

OOP编程思想可以解决⼤多数的代码重复问题，但是有⼀些情况是处理不了的，比如下⾯的在顶级⽗类 Animal中的多个⽅法中相同位置出现了重复代码，OOP就解决不了。

横切逻辑代码：

横切逻辑代码存在什么问题：

横切代码重复问题
横切逻辑代码和业务代码混杂在⼀起，代码臃肿，维护不⽅便

AOP出场，AOP独辟蹊径提出横向抽取机制，将横切逻辑代码和业务逻辑代码分析

代码拆分容易，那么如何在不改变原有业务逻辑的情况下，悄⽆声息的把横切逻辑代码应⽤到原有的业务逻辑中，达到和原来⼀样的效果，这个是⽐较难的。

AOP在解决什么问题

在不改变原有业务逻辑情况下，增强横切逻辑代码，根本上解耦合，避免横切逻辑代码重复。

为什么叫做面向切面编程

「切」：指的是横切逻辑，原有业务逻辑代码我们不能动，只能操作横切逻辑代码，所以⾯向横切逻辑。

「⾯」：横切逻辑代码往往要影响的是很多个⽅法，每⼀个⽅法都如同⼀个点，多个点构成⾯，有⼀个⾯的概念在⾥⾯。

案例分析

来看第二个需求：给Service所有方法调用添加日志（调用方法时)，本质上是解耦问题；

如果没有Spring框架，我们需要在每个service的方法中都添加记录日志的方法，比如：

public List<User> list(){        System.out.println("execute method  list");        return userDao.list();}

有了Spring框架，通过@Aspect注解定义了切面，这个切面中定义了拦截所有service中的方法，并记录日志；可以明显看到，框架将日志记录和业务需求的代码解耦了，不再是侵入式的了

@Around("execution(* com.bcst.service.*.*.*(..))")    public Object log(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {        Method method = ((MethodSignature) joinPoint.getSignature()).getMethod();        System.out.println("execute method:"+method.getName());        return joinPoint.proceed();    }

更进一步，你便能理解为何会有如下的知识点了：

Spring 框架通过定义切面, 通过拦截切点实现了不同业务模块的解耦，这个就叫面向切面编程 - Aspect Oriented Programming (AOP)
为什么@Aspect注解使用的是aspectj的jar包呢？这就引出了Aspect4J和Spring AOP的历史渊源，只有理解了Aspect4J和Spring的渊源才能理解有些注解上的兼容设计

如何支持更多拦截方式来实现解耦，以满足更多场景需求呢？这就是@Around, @Pointcut... 等的设计

那么Spring框架又是如何实现AOP的呢？这就引入代理技术，分静态代理和动态代理，动态代理又包含JDK代理和CGLIB代理等

这边引入我们后续的相关文章：Spring基础 - Spring之面向切面编程(AOP)

Spring框架设计如何逐步简化开发的

通过上述的框架介绍和例子，已经初步知道了Spring设计的两个大的要点：IOC和AOP；从框架的设计角度而言，更为重要的是简化开发，比如提供更为便捷的配置Bean的方式，直至0配置（即约定大于配置）。这里我将通过Spring历史版本的发展，来帮你理解Spring框架是如何逐步简化开发的。

Java配置方式改造

在上文的例子中，通过xml配置方式实现的，这种方式实际上比较麻烦；我通过Java配置进行改造：

User，UserDaoImpl, UserService，LogAspect不用改，将原通过.xml配置转换为Java配置

/** * @description  * @author  * @date 2023/8/31 0031 11:06 * @description */@Configuration@EnableAspectJAutoProxypublic class BeanConfig {
    @Bean(value = "userDao")    public UserDaoImpl userDao(){        return new UserDaoImpl();    }
    @Bean(value = "userService")    public UserService userService(){        UserService userService = new UserService();        userService.setUserDao(userDao());        return userService;    }
    @Bean(value = "logAspect")    public LogAspect logAspect(){        return new LogAspect();    }
}

测试

/** * @description  * @author  * @date 2023/8/31 0031 11:10 * @description java配置方式改造 */public class UserServiceTest {
    @Test    public void test1(){        ApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(BeanConfig.class);        UserService userService = applicationContext.getBean(UserService.class);        List<User> userList = userService.list();        System.out.println(JSON.toJSON(userList));    }}

注解配置方式改造

更进一步，Java 5开始提供注解支持，Spring 2.5 开始完全支持基于注解的配置并且也支持JSR250 注解。在Spring后续的版本发展倾向于通过注解和Java配置结合使用

BeanConfig 不再需要Java配置

/** * @description  * @author  * @date 2023/8/31 0031 11:06 * @description */@Configuration@EnableAspectJAutoProxypublic class BeanConfig {}

UserDaoImpl 增加了 @Repository注解

/** * @description  * @author  * @date 2023/8/31 0031 9:52 * @description 注解配置改造 */@Repositorypublic class UserDaoImpl {
   public List<User> list(){       return Arrays.asList(new User("",18));   }}

UserService 增加了@Service 注解，并通过@Autowired注入userDao

/** * @description  * @author  * @date 2023/8/31 0031 9:52 * @description 注解配置改造 */@Servicepublic class UserService {
    @Autowired    private UserDaoImpl userDao;
    public List<User> list(){        return userDao.list();    }}

LogAspect增加@Component注解

/** * @description  * @author  * @date 2023/8/31 0031 10:32 * @description 注解改造 */@Aspect@Componentpublic class LogAspect {
    @Around("execution(* com.bcst.service.*.*.*(..))")    public Object log(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {        Method method = ((MethodSignature) joinPoint.getSignature()).getMethod();        System.out.println("注解方式 execute method:"+method.getName());        return joinPoint.proceed();    }}

测试

/** * @description  * @author  * @date 2023/8/31 0031 11:10 * @description 注解配置方式改造 */public class UserServiceTest {
    @Test    public void test1(){        ApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext("com.bcst");        UserService userService = applicationContext.getBean(UserService.class);        List<User> userList = userService.list();        System.out.println(JSON.toJSON(userList));    }}