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Bean的创建、配置和管理。

IoC与DI

IoC是Spring框架的核心思想之一,它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。在IoC中,对象不再通过直接构造来创建,而是由Spring容器根据配置信息创建。这种做法降低了对象之间的耦合度,提高了代码的可维护性和可测试性。

依赖注入是实现IoC的一种方式,它允许Spring容器在创建对象时注入其依赖关系。依赖注入主要有两种方式:构造器注入和设值注入。

  • 构造器注入:在对象的构造函数中注入依赖关系,要求依赖关系在对象创建时就已经确定。
  • 设值注入:通过setter方法注入依赖关系,允许在对象创建后动态地设置依赖。

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提供了多种方式来管理Bean的生命周期,包括:

  • 初始化方法:在Bean创建后,Spring容器会自动调用Bean的初始化方法,例如init-method属性指定的方法。
  • 销毁方法:当Bean不再需要时,Spring容器会自动调用Bean的销毁方法,例如destroy-method属性指定的方法。
  • 生命周期回调接口:Spring提供了InitializingBeanDisposableBean两个接口,允许Bean在生命周期中执行自定义的初始化和销毁逻辑。

Bean作用域

Spring容器支持多种Bean作用域,包括:

  • 单例(Singleton):每个Spring容器中只有一个Bean实例,这是默认的作用域。
  • 原型(Prototype):每次请求时都会创建一个新的Bean实例。
  • 请求(Request):每个HTTP请求都会创建一个新的Bean实例,通常用于Web应用程序。
  • 会话(Session):每个HTTP会话都会创建一个新的Bean实例。

BeanFactory与ApplicationContext

Spring提供了两种容器类型:BeanFactory和ApplicationContext。

  • BeanFactory:这是Spring框架中最基本的容器,它提供了Bean的创建和管理功能,但功能相对简单。
  • ApplicationContext:这是BeanFactory的扩展,它提供了更多的功能,例如事件发布、国际化支持等。

注解驱动开发

Spring提供了丰富的注解来简化Bean的配置,例如:

  • @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:用于自动注入依赖关系。

Java配置

Spring还支持使用Java代码来配置Bean,通过@Configuration注解标记一个类为配置类,并使用@Bean注解来声明Bean。

XML配置驱动

除了注解和Java配置,Spring还支持使用XML文件来配置Bean。

SpEL(Spring表达式语言)

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

在Spring框架中,AOP(面向切面编程)是一个强大的特性,它允许开发者将横切关注点(如日志记录、事务管理)与业务逻辑分离。

切面(Aspect)

切面是包含横切关注点的类,它定义了通知(Advice)和切点(Pointcut)。

连接点(Join Point)

连接点是程序执行过程中的特定点,例如方法执行、异常抛出等。

通知(Advice)

通知是切面中定义的操作,它可以在连接点之前、之后、周围或抛出异常时执行。

切点(Pointcut)

切点是匹配连接点的表达式,它定义了通知应该应用于哪些连接点。

引入(Introduction)

引入允许在运行时动态地向现有类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。

在Spring框架中,数据访问与集成是另一个重要的方面,它提供了多种方式来访问数据库。

JDBC抽象(JdbcTemplate)

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

事务管理

Spring提供了声明式事务管理和编程式事务管理两种方式。

事务传播机制

事务传播机制定义了事务的边界,例如事务是否应该被创建、是否应该被合并到现有的事务中等。

事务隔离级别

事务隔离级别定义了事务之间的隔离程度,例如防止脏读、不可重复读和幻读。

DAO支持

Spring提供了DAO(数据访问对象)支持,它简化了数据访问层的开发。

ORM集成

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

Spring Data

Spring Data提供了一组数据访问抽象,它简化了数据访问层的开发。

在Spring框架中,Web与MVC是用于开发Web应用程序的关键组件。

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。

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, @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)

返回处理用于返回响应体。

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,它支持异步和非阻塞的Web应用程序。

在Spring Boot中,自动配置是其核心特性之一。

自动配置(Auto-Configuration)

自动配置允许Spring Boot自动配置应用程序所需的Bean。

起步依赖(Starter POMs)

起步依赖是一组预定义的依赖项,它们提供了Spring Boot应用程序所需的功能。

嵌入式容器

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

配置文件

Spring Boot使用application.propertiesapplication.yml文件来配置应用程序。

Profile多环境配置

Spring Boot支持多环境配置,允许根据不同的环境使用不同的配置。

Actuator

Spring Boot Actuator允许监控和管理Spring Boot应用程序。

Spring Boot CLI

Spring Boot CLI是一个命令行工具,它允许使用命令行启动和运行Spring Boot应用程序。

在Spring Cloud中,服务注册与发现是微服务架构的关键组件。

服务注册与发现

服务注册与发现允许服务实例注册到注册中心,并允许其他服务实例发现它们。

负载均衡

负载均衡用于将请求分配到多个服务实例。

服务调用

服务调用用于调用其他服务实例。

熔断器

熔断器用于防止系统过载。

网关

网关用于路由请求到不同的服务实例。

配置中心

配置中心用于集中管理应用程序的配置。

消息总线

消息总线用于在分布式系统中传递消息。

链路追踪

链路追踪用于跟踪分布式系统的请求。

分布式事务

分布式事务用于确保分布式系统中的事务一致性。

安全与认证

Spring Cloud Security提供了安全与认证功能。

监控与管理

Spring Boot Actuator和Spring Cloud Admin提供了监控和管理功能。

其他生态组件

Spring Cloud提供了许多其他生态组件,例如Spring Cloud Function、Spring Cloud Kubernetes和Spring Cloud Task。

在Spring Security中,安全是关键概念。

身份认证(Authentication)

身份认证用于验证用户的身份。

授权(Authorization)

授权用于确定用户是否有权限执行特定的操作。

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请求。

OAuth2协议支持

OAuth2协议支持用于授权第三方应用程序访问受保护的资源。

JWT(JSON Web Token)

JWT用于在分布式系统中进行身份认证。

方法级安全(@PreAuthorize)

方法级安全用于在方法级别上实现安全控制。

CSRF防护

CSRF防护用于防止跨站请求伪造攻击。

在Spring框架中,设计模式的应用是提高代码可维护性和可扩展性的关键。

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)

单例模式用于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,并将一些步骤延迟到子类中实现。

观察者模式(ApplicationEvent)

观察者模式用于实现事件监听机制。

适配器模式(HandlerAdapter)

适配器模式用于将接口转换成客户端期望的接口。

在Spring框架中,其他关键模块提供了额外的功能。

Spring Messaging(JMS集成)

Spring Messaging提供了JMS集成。

Spring Integration(企业集成模式)

Spring Integration提供了企业集成模式。

Spring Batch(批处理)

Spring Batch提供了批处理功能。

Spring Session(分布式会话管理)

Spring Session提供了分布式会话管理。

Spring Cache(缓存抽象:@Cacheable)

Spring Cache提供了缓存抽象。

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