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,实现了对象的创建、配置和组装。IoC的核心思想是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。

IoC与DI

IoC是Spring框架的核心概念之一,它通过BeanFactory和ApplicationContext两个接口实现。BeanFactory是Spring框架中最早期的IoC容器,它提供了基本的IoC功能。而ApplicationContext是BeanFactory的子接口,它提供了更多的功能,如事件发布、国际化支持等。

在DI中,对象通过构造器、设值方法或接口注入依赖。Spring提供了多种注入方式,包括:

  • 构造器注入:通过构造器参数注入依赖。
  • 设值注入:通过设值方法注入依赖。
  • 接口注入:通过实现接口注入依赖。

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提供了以下生命周期接口和注解来管理Bean的生命周期:

  • 初始化:通过@PostConstruct注解或实现InitializingBean接口。
  • 销毁:通过@PreDestroy注解或实现DisposableBean接口。

Bean作用域

Spring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与ApplicationContext

BeanFactory是Spring框架中最早的IoC容器,它提供了基本的IoC功能。而ApplicationContext是BeanFactory的子接口,它提供了更多的功能,如事件发布、国际化支持等。

注解驱动开发

Spring提供了许多注解来简化配置,包括:

  • @Component:用于声明一个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注解和@Bean方法来定义Bean。

XML配置驱动

Spring也支持XML配置,通过XML文件来定义Bean。

SpEL(Spring表达式语言)

SpEL是Spring框架的表达式语言,它可以用于在配置文件或代码中动态地访问和操作对象。

Spring AOP

Spring AOP是Spring框架的面向切面编程(AOP)模块,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。

切面(Aspect)

切面是包含通知(Advice)和切点(Pointcut)的对象。

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)

通知是切面中定义的操作,如@Before@After@Around@AfterThrowing@AfterReturning

切点(Pointcut)

切点是匹配连接点的表达式。

引入(Introduction)

引入允许在运行时动态地添加新的方法和属性到目标对象。

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 AOP也支持使用@AspectJ注解来定义切面。

Spring数据访问与集成

Spring提供了JDBC抽象(JdbcTemplate)和事务管理(声明式事务@Transactional、编程式事务)。

JDBC抽象(JdbcTemplate)

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

事务管理

Spring提供了声明式事务和编程式事务两种方式来管理事务。

事务传播机制

事务传播机制定义了事务的边界。

事务隔离级别

事务隔离级别定义了事务的隔离程度。

DAO支持

Spring提供了DAO支持,如@Repository注解。

ORM集成

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

Spring Data

Spring Data提供了对JPA、MongoDB、Redis等数据存储的支持。

Spring Web与MVC

Spring Web与MVC是Spring框架的Web模块,它提供了MVC(模型-视图-控制器)架构。

DispatcherServlet

DispatcherServlet是Spring Web与MVC的前端控制器。

控制器(@Controller, @RestController)

控制器负责处理HTTP请求并返回响应。

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。

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)

数据绑定用于将请求参数绑定到控制器方法参数。

返回处理(@ResponseBody, ResponseEntity)

返回处理用于返回响应数据。

文件上传(MultipartFile)

文件上传用于处理文件上传请求。

拦截器(HandlerInterceptor)

拦截器用于拦截请求并执行特定的操作。

异常处理(@ControllerAdvice, @ExceptionHandler)

异常处理用于处理控制器抛出的异常。

Spring WebFlux

Spring WebFlux是Spring框架的响应式Web框架。

Spring Boot核心特性

Spring Boot是Spring框架的模块,它简化了Spring应用程序的开发。

自动配置(Auto-Configuration)

自动配置是Spring Boot的核心特性之一,它可以根据类路径下添加的jar依赖自动配置Bean。

起步依赖(Starter POMs)

起步依赖是Spring Boot提供的依赖管理方式。

嵌入式容器(Tomcat, Jetty, Undertow)

嵌入式容器是Spring Boot提供的内置Web服务器。

配置文件(application.properties / .yml)

配置文件用于配置Spring Boot应用程序。

Profile多环境配置

Profile多环境配置允许根据不同的环境配置应用程序。

Actuator(应用监控)

Actuator是Spring Boot提供的应用监控工具。

Spring Boot CLI

Spring Boot CLI是Spring Boot提供的命令行工具。

Spring Cloud微服务组件

Spring Cloud是Spring框架的微服务框架。

服务注册与发现(Eureka, Nacos)

服务注册与发现用于注册和发现微服务。

负载均衡(Ribbon, LoadBalancer)

负载均衡用于将请求分发到不同的服务实例。

服务调用(OpenFeign)

服务调用用于调用其他微服务。

熔断器(Hystrix, Resilience4j)

熔断器用于防止系统过载。

网关(Zuul, Spring Cloud Gateway)

网关用于路由请求到不同的服务。

配置中心(Config Server, Nacos Config)

配置中心用于集中管理配置。

消息总线(Bus)

消息总线用于在微服务之间传递消息。

链路追踪(Sleuth + Zipkin)

链路追踪用于追踪请求在微服务之间的传递路径。

分布式事务(Seata)

分布式事务用于处理跨多个微服务的事务。

Spring Security安全

Spring Security是Spring框架的安全模块。

身份认证(Authentication)

身份认证用于验证用户身份。

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

表单登录与注销用于处理用户登录和注销。

OAuth2协议支持

OAuth2协议支持用于授权第三方应用访问资源。

JWT(JSON Web Token)

JWT用于在客户端和服务器之间安全地传输信息。

方法级安全(@PreAuthorize)

方法级安全用于控制方法访问权限。

CSRF防护

CSRF防护用于防止跨站请求伪造攻击。

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、观察者模式、适配器模式等。

工厂模式(BeanFactory)

工厂模式用于创建对象实例。

单例模式(Bean作用域)

单例模式确保一个类只有一个实例。

代理模式(AOP动态代理)

代理模式用于动态创建代理对象。

模板方法(JdbcTemplate, RestTemplate)

模板方法用于定义算法的骨架,将算法的具体实现延迟到子类。

观察者模式(ApplicationEvent)

观察者模式用于实现事件监听。

适配器模式(HandlerAdapter)

适配器模式用于适配不同的接口。

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、Spring Cache等。

Spring Messaging(JMS集成)

Spring Messaging提供了对JMS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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