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。

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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,核心容器是其最基础的部分,它负责管理应用程序中的对象,即Bean。Spring容器通过IoC(控制反转)和DI(依赖注入)的概念,实现了对Bean的创建、配置和管理。

IoC与DI

IoC是一种设计模式,它将对象的创建和依赖关系的配置从对象内部转移到外部容器。在Spring中,IoC容器负责实例化Bean,并设置它们的依赖关系。这种做法使得对象之间的耦合度降低,提高了代码的可维护性和可测试性。

DI是IoC的一种实现方式,它通过注入的方式将依赖关系传递给对象。Spring提供了多种DI方式,包括构造器注入、设值注入和字段注入。

Bean生命周期管理

Spring容器负责管理Bean的生命周期,包括创建、初始化、使用和销毁。Spring提供了多种初始化和销毁方法,如init-methoddestroy-method,以及@PostConstruct@PreDestroy注解。

Bean作用域

Spring支持多种Bean作用域,包括单例(Singleton)、原型(Prototype)、请求(Request)和会话(Session)。单例作用域表示每个Spring容器中只有一个Bean实例,而原型作用域表示每次请求都会创建一个新的Bean实例。

BeanFactory与ApplicationContext

BeanFactory是Spring容器的基础接口,它负责实例化Bean和提供Bean的依赖关系。ApplicationContext是BeanFactory的子接口,它提供了更多的功能,如国际化支持、事件发布等。

注解驱动开发

Spring提供了丰富的注解,如@Component@Service@Repository@Autowired,用于简化Bean的创建和配置。

Java配置

Spring允许使用Java代码来配置Bean,通过@Configuration注解标记配置类,并使用@Bean注解定义Bean。

XML配置驱动

Spring也支持使用XML文件来配置Bean,通过<bean>标签定义Bean的属性和依赖关系。

SpEL(Spring表达式语言)

SpEL是Spring提供的一种表达式语言,它可以用于在配置文件或Java代码中动态地访问和操作对象。

Spring AOP

Spring AOP是Spring框架提供的面向切面编程(AOP)支持。AOP允许将横切关注点(如日志记录、事务管理)与业务逻辑分离,从而提高代码的可维护性和可测试性。

切面(Aspect)

切面是包含通知(Advice)和切点(Pointcut)的模块。通知是切面在特定时机执行的操作,而切点是匹配目标对象的规则。

连接点(Join Point)

连接点是程序执行过程中的特定点,如方法执行、字段访问等。

通知(Advice)

通知是切面在连接点执行的操作,包括@Before(前置通知)、@After(后置通知)、@Around(环绕通知)、@AfterThrowing(异常通知)和@AfterReturning(返回通知)。

切点(Pointcut)

切点是匹配目标对象的规则,可以使用表达式或正则表达式定义。

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支持使用@AspectJ注解来定义切面,这使得AOP的开发更加简单。

Spring数据访问与集成

Spring提供了丰富的数据访问和集成支持,包括JDBC抽象、事务管理、ORM集成和Spring Data。

JDBC抽象(JdbcTemplate)

JdbcTemplate是Spring提供的一个JDBC抽象层,它简化了JDBC编程。

事务管理

Spring提供了声明式事务和编程式事务支持,通过@Transactional注解或编程方式来管理事务。

事务传播机制

事务传播机制定义了事务边界,包括PROPAGATION_REQUIREDPROPAGATION_REQUIRES_NEW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_COMMITTED等。

DAO支持

Spring提供了DAO(数据访问对象)支持,简化了数据访问层的开发。

ORM集成

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

Spring Data

Spring Data提供了一组基于Spring的ORM框架,如JPA和MongoDB。

Spring Web与MVC

Spring Web和MVC是Spring框架提供的Web开发支持,包括DispatcherServlet、控制器、请求映射、视图解析等。

DispatcherServlet

DispatcherServlet是Spring MVC的前端控制器,它负责接收请求并调用相应的控制器方法。

控制器(@Controller, @RestController)

控制器负责处理请求并返回响应,可以使用@Controller@RestController注解标记。

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

请求映射定义了请求与控制器方法的映射关系,可以使用@RequestMapping@GetMapping@PostMapping等注解。

视图解析(ViewResolver)

视图解析器负责将控制器返回的逻辑视图名解析为实际的视图。

数据绑定(@RequestParam, @PathVariable, @RequestBody)

数据绑定将请求参数绑定到控制器方法的参数。

返回处理(@ResponseBody, ResponseEntity)

返回处理定义了控制器方法的返回值如何转换为响应。

文件上传(MultipartFile)

Spring支持文件上传,可以使用MultipartFile接口接收上传的文件。

拦截器(HandlerInterceptor)

拦截器可以在请求处理过程中执行特定的操作。

异常处理(@ControllerAdvice, @ExceptionHandler)

异常处理定义了如何处理控制器方法抛出的异常。

Spring WebFlux

Spring WebFlux是Spring框架提供的响应式Web开发支持,它允许异步处理请求。

Spring Boot核心特性

Spring Boot是Spring框架的一个模块,它简化了Spring应用的创建和配置。

自动配置(Auto-Configuration)

Spring Boot通过自动配置机制自动配置Spring应用,减少了配置文件的数量。

起步依赖(Starter POMs)

Spring Boot提供了丰富的起步依赖,简化了依赖管理。

嵌入式容器(Tomcat, Jetty, Undertow)

Spring Boot支持嵌入式容器,如Tomcat、Jetty和Undertow。

配置文件(application.properties / .yml)

Spring Boot使用配置文件来配置应用,支持.properties和.yml格式。

Profile多环境配置

Spring Boot支持多环境配置,可以根据不同的环境加载不同的配置文件。

Actuator(应用监控)

Spring Boot Actuator提供了一组端点,用于监控和管理Spring Boot应用。

Spring Boot CLI

Spring Boot CLI是Spring Boot提供的命令行工具,可以用于创建和运行Spring Boot应用。

Spring Cloud微服务组件

Spring Cloud是一组Spring框架的模块,它提供了微服务架构的支持。

服务注册与发现(Eureka, Nacos)

Spring Cloud提供了服务注册与发现支持,可以使用Eureka或Nacos等注册中心。

负载均衡(Ribbon, LoadBalancer)

Spring Cloud提供了负载均衡支持,可以使用Ribbon或LoadBalancer等负载均衡器。

服务调用(OpenFeign)

Spring Cloud提供了服务调用支持,可以使用OpenFeign或RestTemplate等客户端。

熔断器(Hystrix, Resilience4j)

Spring Cloud提供了熔断器支持,可以使用Hystrix或Resilience4j等熔断器。

网关(Zuul, Spring Cloud Gateway)

Spring Cloud提供了网关支持,可以使用Zuul或Spring Cloud Gateway等网关。

配置中心(Config Server, Nacos Config)

Spring Cloud提供了配置中心支持,可以使用Config Server或Nacos Config等配置中心。

消息总线(Bus)

Spring Cloud提供了消息总线支持,可以使用RabbitMQ或Kafka等消息中间件。

链路追踪(Sleuth + Zipkin)

Spring Cloud提供了链路追踪支持,可以使用Sleuth和Zipkin等链路追踪工具。

分布式事务(Seata)

Spring Cloud提供了分布式事务支持,可以使用Seata等分布式事务框架。

Spring Security安全

Spring Security是Spring框架提供的安全框架,它提供了身份认证、授权和安全性等功能。

身份认证(Authentication)

Spring Security提供了身份认证支持,可以使用表单登录、OAuth2协议或JWT等身份认证方式。

授权(Authorization)

Spring Security提供了授权支持,可以使用角色、权限和访问控制列表(ACL)等授权方式。

表单登录与注销

Spring Security支持表单登录和注销,可以使用UsernamePasswordAuthenticationFilter等过滤器。

OAuth2协议支持

Spring Security支持OAuth2协议,可以使用OAuth2AuthenticationFilter等过滤器。

JWT(JSON Web Token)

Spring Security支持JWT,可以使用JwtAuthenticationFilter等过滤器。

方法级安全(@PreAuthorize)

Spring Security支持方法级安全,可以使用@PreAuthorize等注解来控制方法访问。

CSRF防护

Spring Security提供了CSRF防护支持,可以使用CsrfFilter等过滤器。

Spring设计模式应用

Spring框架在实现其功能时,应用了多种设计模式,如工厂模式、单例模式、代理模式、模板方法和观察者模式等。

工厂模式(BeanFactory)

Spring容器使用工厂模式来实例化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切面编程。

模板方法(JdbcTemplate, RestTemplate)

Spring提供了模板方法模式的支持,如JdbcTemplate和RestTemplate等。

观察者模式(ApplicationEvent)

Spring使用观察者模式来实现事件发布和订阅。

适配器模式(HandlerAdapter)

Spring MVC使用适配器模式来适配不同的处理器。

其他关键模块

Spring框架还包括其他关键模块,如Spring Messaging、Spring Integration、Spring Batch、Spring Session和Spring Cache等。

Spring Messaging(JMS集成)

Spring Messaging提供了JMS集成支持,可以使用JmsTemplate等模板。

Spring Integration(企业集成模式)

Spring Integration提供了企业集成模式支持,可以使用IntegrationFlow等组件。

Spring Batch(批处理)

Spring Batch提供了批处理支持,可以使用Job等组件。

Spring Session(分布式会话管理)

Spring Session提供了分布式会话管理支持,可以使用HttpSession等接口。

Spring Cache(缓存抽象:@Cacheable)

Spring Cache提供了缓存抽象支持,可以使用@Cacheable等注解来缓存方法结果。

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Java程序员廖志伟

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