Spring框架核心技术解析

原创于 2025-08-12 22:06:06 发布 · 930 阅读

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#Spring Framework # Microservices # Java Programming

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📕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。

📙不定期分享高并发、高可用、高性能、微服务、分布式、海量数据、性能调优、云原生、项目管理、产品思维、技术选型、架构设计、求职面试、副业思维、个人成长等内容。

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。BeanFactory 和 ApplicationContext 是 Spring 容器的主要接口，它们负责实例化、配置和组装 Bean。BeanFactory 是一个轻量级的容器，它提供了基本的依赖注入功能，而 ApplicationContext 则提供了更丰富的功能，如事件发布、国际化支持和应用上下文生命周期管理。

IoC（控制反转）是 Spring 的核心理念之一，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。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。在 IoC 中，Bean 的生命周期管理非常重要，它包括创建、初始化、使用和销毁等阶段。Spring 提供了多种方式来管理 Bean 的生命周期，例如通过 init-method 和 destroy-method 属性，或者使用 BeanPostProcessor 接口。

Bean 作用域定义了 Bean 的生命周期和实例化策略。在 Spring 中，主要有两种作用域：单例（Singleton）和原型（Prototype）。单例作用域意味着每个 Bean 在容器中只有一个实例，而原型作用域则表示每次请求都会创建一个新的 Bean 实例。

Spring 提供了多种方式来配置 Bean，包括 XML 配置、注解驱动开发和 Java 配置。XML 配置是通过在配置文件中定义 Bean 的属性和依赖关系来实现的，而注解驱动开发则是通过在类或方法上使用注解来声明 Bean 的配置信息。Java 配置则使用 @Configuration 注解来标记配置类，并通过 @Bean 注解来声明 Bean。

SpEL（Spring 表达式语言）是 Spring 提供的一种表达式语言，它可以用来在运行时动态地访问和操作对象属性、调用方法、访问集合等。SpEL 在 Spring 的各种场景中都有广泛的应用，如数据绑定、表达式值注入等。

Spring AOP（面向切面编程）是 Spring 提供的一种编程范式，它允许开发者将横切关注点（如日志记录、事务管理等）与业务逻辑分离。AOP 通过切面（Aspect）来定义横切关注点的实现，通过连接点（Join Point）来指定横切关注点的应用位置，通过通知（Advice）来执行横切关注点的逻辑。

在 Spring 数据访问与集成中，JDBC 抽象层提供了 JdbcTemplate，它简化了 JDBC 代码的编写。事务管理是 Spring 数据访问的另一重要功能，它提供了声明式事务和编程式事务两种方式来管理事务。声明式事务通过 @Transactional 注解来声明事务边界，而编程式事务则通过编程方式来控制事务。

Spring Web 与 MVC 模块提供了构建 Web 应用程序所需的所有功能。DispatcherServlet 是 Spring MVC 的前端控制器，它负责处理客户端请求并调用相应的控制器方法。控制器（@Controller 或 @RestController）负责处理请求并返回响应。请求映射（@RequestMapping、@GetMapping、@PostMapping）用于将 HTTP 请求映射到控制器方法。视图解析（ViewResolver）负责解析视图名称并渲染视图。

Spring Boot 核心特性包括自动配置、起步依赖、嵌入式容器、配置文件和 Profile 多环境配置。自动配置通过 @EnableAutoConfiguration 注解和 spring.factories 文件来实现。起步依赖简化了依赖管理，嵌入式容器提供了内置的 Web 服务器，配置文件和 Profile 多环境配置则提供了灵活的配置管理。

Spring Cloud 微服务组件包括服务注册与发现、负载均衡、服务调用、熔断器、网关、配置中心、消息总线、链路追踪和分布式事务。这些组件共同构成了一个完整的微服务架构解决方案。

Spring Security 安全框架提供了身份认证、授权、表单登录与注销、OAuth2 协议支持和 JWT 等功能。它允许开发者轻松地实现安全相关的功能，如用户认证、权限控制和 CSRF 防护。

Spring 设计模式应用在 Spring 框架中得到了广泛的应用，如工厂模式（BeanFactory）、单例模式（Bean 作用域）、代理模式（AOP 动态代理）、模板方法（JdbcTemplate、RestTemplate）和观察者模式（ApplicationEvent）。

其他关键模块包括 Spring Messaging、Spring Integration、Spring Batch、Spring Session 和 Spring Cache。这些模块提供了消息集成、企业集成模式、批处理、分布式会话管理和缓存抽象等功能。

在并发编程中，线程是程序执行的最小单位。线程的生命周期包括新建、就绪、运行、阻塞和终止等状态。线程同步与锁是确保线程安全的关键技术，包括 synchronized 关键字、volatile 关键字、Lock 接口、CAS 操作和 ThreadLocal 等。

并发工具类如 CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore、Exchanger 和 Phaser 等提供了线程间同步和协作的机制。线程池是并发编程中常用的工具，它通过复用线程来提高程序性能。

并发集合如 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList/CopyOnWriteArraySet 和 BlockingQueue 等提供了线程安全的集合操作。异步编程和 Reactive 编程是现代并发编程的重要技术，它们通过异步调用和事件驱动的方式提高了程序的响应性和可扩展性。

内存模型与 JMM（Java Memory Model）是并发编程的基础，它定义了线程间可见性和原子性等概念。Happens-Before 原则、指令重排序和内存屏障等机制确保了线程间的正确性。

MyBatis 是一个优秀的持久层框架，它将 SQL 语句映射到 Java 对象，简化了数据库操作。MyBatis 的核心架构包括 SqlSessionFactory、SqlSession 和 Mapper 接口。XML 映射配置、注解开发、高级特性和关联查询等功能使得 MyBatis 成为开发人员首选的持久层框架之一。

Dubbo 是一个高性能、轻量级的开源 RPC 框架，它提供了服务注册与发现、负载均衡、集群容错、服务治理和高可用机制等功能。Dubbo 的核心配置包括 XML 配置、注解驱动和 API 配置。注册中心、通信协议、集群容错和负载均衡策略等机制保证了 Dubbo 的稳定性和高性能。

Zookeeper 是一个高性能的分布式协调服务，它提供了分布式锁、命名服务、配置管理和集群管理等功能。Zookeeper 的核心架构包括集群角色、数据模型、一致性机制和监听与通知机制。Zookeeper 在分布式系统中发挥着重要作用。

RabbitMQ 是一个开源的消息队列，它提供了消息模型、消息可靠性保障、集群与高可用、高级特性和管理与监控等功能。RabbitMQ 支持多种消息模型，如生产者-消费者模型、发布-订阅模型和 RPC 模型。它还提供了事务机制、死信队列、消息持久化和消息追踪等功能。

RocketMQ 是一个分布式消息中间件，它提供了消息模型、消息可靠性保障、负载均衡与路由、高级特性和集群与运维等功能。RocketMQ 支持集群消费模式、广播消费模式、Push 消费模式和 Pull 消费模式。它还提供了消息重试机制、死信队列、消息过滤机制和消息轨迹追踪等功能。

Kafka 是一个分布式流处理平台，它提供了消息队列、消息模型、存储与文件机制、生产者机制、消费者机制、高可用与可靠性、性能优化与负载均衡、集群与运维、生态系统与高级功能和监控与运维等功能。Kafka 支持发布-订阅模式、顺序消息、事务消息、延时消息和消息批次等功能。

Redis 是一个高性能的内存键值数据库，它提供了基础概念与特性、核心数据结构、持久化与高可用、高级功能、性能优化与安全、典型问题解决方案、运维与监控等功能。Redis 支持多种数据结构，如字符串、哈希、列表、集合、有序集合、位图、HyperLogLog、GEO 和 Stream 等。

MySQL 是一个开源的关系型数据库管理系统，它提供了基础概念与架构、SQL 语言分类、数据库管理操作、数据类型、表操作与结构、查询操作、数据约束、高级特性与优化、存储引擎与集群、安全运维与管理等功能。

Elasticsearch 是一个分布式搜索引擎，它提供了基础概念与定位、核心架构与组件、数据模型与存储、查询与搜索机制、高可用与可靠性、高级功能与优化、生态系统与工具等功能。Elasticsearch 支持全文搜索、实时搜索与分析、聚合分析、相关性打分和分页查询等功能。

MongoDB 是一个文档型 NoSQL 数据库，它提供了基础概念与特性、核心数据模型、存储结构与引擎、查询与聚合功能、高可用与扩展性、高级特性、运维与监控和生态整合等功能。MongoDB 支持灵活的文档模型、无模式设计、高性能读写能力和水平扩展性。

ShardingSphere 是一个开源的分布式数据库中间件，它提供了基础概念、分库分表策略、核心引擎与处理机制、高级功能和部署与扩展等功能。ShardingSphere 支持垂直分库、垂直分表、水平分库、水平分表、读写分离、分布式事务和数据一致性策略等功能。

DDD（领域驱动设计）是一种软件开发方法，它强调将业务逻辑和领域模型放在首位，并通过通用语言和限界上下文来构建软件系统。DDD 的核心概念包括战略设计和战术设计。战略设计关注领域模型、限界上下文和通用语言等概念，而战术设计关注实体、值对象、聚合根、领域服务、领域事件、仓储、工厂、应用服务和 CQRS 模式等概念。

Kubernetes 是一个开源的容器编排平台，它提供了基础概念、核心组件、编排与调度、网络与存储、安全与运维和部署与扩展等功能。Kubernetes 支持容器化应用的管理、编排和调度，以及网络和存储的配置和管理。它还提供了安全性和运维工具，如 RBAC、ServiceAccount、Resource Quota、Horizontal Pod Autoscaler 和 Helm 等。

以上是针对当前时间对应的技术领域的知识点描述，涵盖了 Spring、JVM、Spring Boot、Spring MVC、Spring Cloud、并发编程、Mybatis、Dubbo、Zookeeper、RabbitMQ、RocketMQ、Kafka、Redis、MySQL、Elasticsearch、MongoDB、ShardingSphere、DDD 和 Kubernetes 等技术领域的核心概念、架构、功能和应用场景。

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Java程序员廖志伟

📙经过多年在优快云创作上千篇文章的经验积累，我已经拥有了不错的写作技巧。同时，我还与清华大学出版社签下了四本书籍的合约，并将陆续出版。

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MySQL	使用Docker-Compose部署MySQL一主二从半同步复制高可用MHA集群	Docker-Compose部署教程
Redis	三主三从集群（三种方式部署/18个节点的Redis Cluster模式）	三种部署方式教程
RocketMQ	DLedger高可用集群（9节点）	部署指南
Nacos+Nginx	集群+负载均衡（9节点）	Docker部署方案
Kubernetes	容器编排安装	最全安装教程