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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💡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。

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）技术，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和DI是Spring框架的两个核心概念，它们紧密相连。IoC是DI的基础，而DI是IoC的具体实现。

• IoC：控制反转，意味着对象的生命周期和依赖关系的管理被反转，由容器来控制。
• DI：依赖注入，是指容器在创建对象时，将依赖关系注入到对象中。

在Spring中，DI可以通过XML配置、注解或Java配置来实现。例如，使用注解@Autowired可以自动注入依赖。

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：在Bean创建后，Spring会调用初始化方法，如init-method属性或@PostConstruct注解。
• 销毁：在Bean不再需要时，Spring会调用销毁方法，如destroy-method属性或@PreDestroy注解。

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：每次请求都会创建一个新的实例。
• Request：每个HTTP请求都会创建一个新的实例。
• Session：每个HTTP会话都会创建一个新的实例。

BeanFactory与ApplicationContext

Spring提供了两种容器类型：

• BeanFactory：Spring最基本容器，负责实例化、配置和组装Bean。
• ApplicationContext：BeanFactory的子接口，提供了更多高级功能，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开发，以下是一些常用的注解：

• @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允许使用Java代码来配置Bean，而不是使用XML。以下是一些常用的Java配置注解：

• @Configuration：用于声明一个配置类。
• @Bean：用于定义Bean。

XML配置驱动

Spring也支持使用XML来配置Bean，以下是一些常用的XML标签：

• <bean>：用于定义Bean。
• <property>：用于设置Bean的属性。

SpEL（Spring表达式语言）

SpEL是Spring提供的一种表达式语言，可以用于在运行时动态地访问和操作对象属性。例如，可以使用SpEL表达式来设置Bean的属性值。

在Spring框架中，AOP（面向切面编程）是一个强大的特性，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。

AOP核心概念

• 切面（Aspect）：包含横切关注点的类。
• 连接点（Join Point）：程序执行过程中的特定点，如方法执行、异常抛出等。
• 通知（Advice）：在连接点执行的操作，如@Before、@After、@Around等。
• 切点（Pointcut）：匹配连接点的表达式。
• 引入（Introduction）：为类添加新的方法和属性。
• 织入（Weaving）：将切面应用到目标对象上。

AOP实现

Spring支持两种AOP实现方式：

• JDK动态代理：适用于实现了接口的类。
• CGLIB代理：适用于没有实现接口的类。

@AspectJ注解支持

Spring支持使用@AspectJ注解来定义切面和通知。以下是一些常用的@AspectJ注解：

• @Aspect：用于声明一个切面。
• @Pointcut：用于定义切点。
• @Before、@After、@Around、@AfterThrowing、@AfterReturning：用于定义通知。

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

Spring提供了JdbcTemplate来简化JDBC操作，它封装了JDBC代码，并提供了丰富的API。

事务管理

Spring提供了声明式事务管理，使用@Transactional注解可以轻松地管理事务。

事务传播机制

Spring提供了多种事务传播机制，如PROPAGATION_REQUIRED、PROPAGATION_REQUIRES_NEW等。

事务隔离级别

Spring支持多种事务隔离级别，如ISOLATION_READ_COMMITTED、ISOLATION_SERIALIZABLE等。

DAO支持

Spring提供了DAO支持，使用@Repository注解可以轻松地创建DAO。

ORM集成

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

Spring Data

Spring Data提供了对多种数据存储的支持，如JPA、MongoDB、Redis等。

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

Spring MVC提供了多种控制器类型，如@Controller、@RestController。

请求映射

Spring MVC使用@RequestMapping、@GetMapping、@PostMapping等注解来映射HTTP请求。

视图解析

Spring MVC使用ViewResolver来解析视图名称，并将其转换为相应的视图对象。

数据绑定

Spring MVC使用@RequestParam、@PathVariable、@RequestBody等注解来绑定请求参数。

返回处理

Spring MVC使用@ResponseBody、ResponseEntity等注解来处理返回值。

文件上传

Spring MVC使用MultipartFile来处理文件上传。

拦截器

Spring MVC使用HandlerInterceptor来拦截请求和响应。

异常处理

Spring MVC使用@ControllerAdvice、@ExceptionHandler来处理异常。

Spring WebFlux

Spring WebFlux是Spring MVC的响应式版本，它使用非阻塞的异步编程模型。

在Spring Boot中，自动配置是其核心特性之一。

自动配置原理

Spring Boot使用@EnableAutoConfiguration注解来启用自动配置。它会根据类路径下添加的jar包和配置文件来自动配置Bean。

起步依赖

Spring Boot提供了Starter POMs，它们包含了构建应用程序所需的所有依赖项。

嵌入式容器

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

配置文件

Spring Boot使用application.properties或application.yml来配置应用程序。

Profile多环境配置

Spring Boot支持多环境配置，可以使用不同的配置文件来配置不同环境下的应用程序。

Actuator

Spring Boot Actuator提供了应用监控功能，可以监控应用程序的健康状态、性能指标等。

Spring Boot CLI

Spring Boot CLI是一个命令行工具，可以用于创建、构建和运行Spring Boot应用程序。

在Spring Cloud中，微服务组件是用于构建分布式系统的关键组件。

服务注册与发现

Spring Cloud提供了服务注册与发现机制，如Eureka、Nacos、Consul、Zookeeper。

负载均衡

Spring Cloud提供了负载均衡机制，如Ribbon、Spring Cloud LoadBalancer、OpenFeign。

服务调用

Spring Cloud提供了服务调用机制，如OpenFeign、RestTemplate。

熔断器

Spring Cloud提供了熔断器机制，如Hystrix、Resilience4j、Sentinel。

网关

Spring Cloud提供了网关机制，如Zuul、Spring Cloud Gateway。

配置中心

Spring Cloud提供了配置中心机制，如Spring Cloud Config、Nacos Config。

消息总线

Spring Cloud提供了消息总线机制，如Spring Cloud Bus。

链路追踪

Spring Cloud提供了链路追踪机制，如Sleuth、Zipkin、SkyWalking。

分布式事务

Spring Cloud提供了分布式事务机制，如Seata。

在Spring Security中，安全是关键概念。

身份认证

Spring Security提供了身份认证机制，可以保护应用程序的资源。

授权

Spring Security提供了授权机制，可以控制用户对资源的访问权限。

表单登录与注销

Spring Security支持表单登录和注销功能。

OAuth2协议支持

Spring Security支持OAuth2协议，可以用于第三方认证。

JWT

Spring Security支持JWT，可以用于无状态认证。

方法级安全

Spring Security使用@PreAuthorize注解来定义方法级安全。

CSRF防护

Spring Security提供了CSRF防护机制。

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

Spring使用BeanFactory作为工厂模式的具体实现，用于创建和管理Bean。

单例模式

Spring容器默认使用单例模式来创建Bean。

代理模式

Spring使用AOP来实现代理模式，可以动态地添加横切关注点。

模板方法

Spring使用JdbcTemplate和RestTemplate来实现模板方法模式。

观察者模式

Spring使用ApplicationEvent和监听器来实现观察者模式。

适配器模式

Spring使用HandlerAdapter来实现适配器模式。

在Spring框架中，其他关键模块提供了丰富的功能。

Spring Messaging

Spring Messaging提供了JMS集成功能。

Spring Integration

Spring Integration提供了企业集成模式。

Spring Batch

Spring Batch提供了批处理功能。

Spring Session

Spring Session提供了分布式会话管理功能。

Spring Cache

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

在并发编程中，线程是核心概念。

线程基础

线程生命周期包括新建、就绪、运行、阻塞和终止。线程可以通过继承Thread类或实现Runnable/Callable接口来创建。

线程同步与锁

synchronized关键字可以用于方法同步或代码块同步。volatile关键字可以保证变量的可见性和禁止指令重排。Lock接口提供了更灵活的锁机制，如ReentrantLock、ReadWriteLock。

并发工具类

CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore、Exchanger、Phaser等工具类可以用于并发编程。

线程池

Executor框架和ThreadPoolExecutor可以用于创建和管理线程池。

并发集合

ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList/CopyOnWriteArraySet、BlockingQueue、ConcurrentLinkedQueue等并发集合可以用于并发编程。

异步编程

Future/FutureTask、CompletableFuture等类可以用于异步编程。Reactive编程框架如Project Reactor和RxJava提供了更高级的异步编程模型。

内存模型与JMM

Happens-Before原则、指令重排序、内存屏障等概念可以用于理解并发编程中的内存模型。

在MyBatis中，XML映射配置是核心概念。

基础架构

SqlSessionFactory是工厂类，用于创建SqlSession。SqlSession是会话对象，用于执行数据库操作。Mapper接口绑定使用动态代理实现。

XML映射配置

CRUD标签、参数传递、结果映射、动态SQL等XML标签可以用于配置SQL映射。

高级特性

一级缓存、二级缓存、延迟加载、插件机制等高级特性可以提高MyBatis的性能和灵活性。

关联查询

一对一、一对多、多对多等关联查询可以用于实现复杂的数据库操作。

注解开发

@Select/@Insert/@Update/@Delete等注解可以用于简化MyBatis的XML映射配置。

整合与扩展

Spring整合、分页插件、代码生成器等可以用于扩展MyBatis的功能。

性能优化

批量操作、SQL优化、连接池配置等可以用于优化MyBatis的性能。

在Dubbo中，基础架构是其核心概念。

基础架构

服务提供者、服务消费者、注册中心、监控中心、容器等组件构成了Dubbo的基础架构。

核心配置

XML配置、注解驱动、API配置、属性配置等可以用于配置Dubbo应用程序。

注册中心实现

Zookeeper、Nacos、Redis、Multicast、Simple等注册中心可以实现服务注册与发现。

通信协议

Dubbo协议、RMI协议、Hessian协议、HTTP/HTTPS协议、gRPC协议、WebService协议等通信协议可以用于服务通信。

集群容错

Failover、Failfast、Failsafe、Failback、Forking、Broadcast等集群容错策略可以保证服务的可用性。

负载均衡策略

Random、RoundRobin、LeastActive、ConsistentHash等负载均衡策略可以优化服务调用性能。

服务治理

服务分组、服务版本控制、多协议暴露、服务路由规则、动态配置中心、权重调整、服务降级等可以用于管理服务。

高可用机制

服务注册与发现、健康检查、集群容错、限流策略、熔断机制等高可用机制可以保证服务的稳定性。

监控与运维

Dubbo Admin控制台、服务调用统计、依赖关系图、QoS运维命令等可以用于监控和运维Dubbo应用程序。

扩展机制

SPI扩展点、Filter拦截器链、RouterFactory、LoadBalance接口等扩展机制可以扩展Dubbo的功能。

高级特性

异步调用、参数回调、事件通知、泛化调用、隐式参数传递、令牌验证等高级特性可以提供更灵活的服务调用方式。

序列化框架

Hessian2、Java原生序列化、JSON序列化、Kryo、FST、Protobuf等序列化框架可以用于服务通信。

生态整合

Spring Boot Starter、Spring Cloud Alibaba集成、Metrics监控、分布式链路追踪等可以与其他框架和工具集成。

在Zookeeper中，基础架构是其核心概念。

基础架构与角色

Zookeeper是一个分布式协调服务，它提供了集群角色（Leader、Follower、Observer）、会话（Session）管理等功能。

数据模型

Zookeeper使用类似文件系统的层次化数据结构，ZNode节点类型包括PERSISTENT、PERSISTENT_SEQUENTIAL、EPHEMERAL、EPHEMERAL_SEQUENTIAL等。

集群与一致性机制

Zookeeper使用半数存活原则（Quorum）和ZAB协议（ZooKeeper Atomic Broadcast）来保证集群的一致性。

监听与通知机制

Watcher监听机制可以用于监听节点变更事件。

核心功能与应用场景

Zookeeper可以用于统一命名服务、统一配置管理、集群管理、Master选举、分布式锁实现、队列管理、软负载均衡、服务发现等。

扩展与运维

SPI扩展点、监控工具、高可用性设计、配置动态同步等可以扩展和运维Zookeeper。

在RabbitMQ中，基础架构是其核心概念。

基础架构与核心组件

RabbitMQ使用Broker、Virtual Host、Connection、Channel、Exchange、Queue、Binding等组件来处理消息。

消息模型与协议

RabbitMQ使用AMQP协议，它定义了生产者（Publisher）与消费者（Consumer）模型、消息确认机制、消息持久化等。

Exchange类型与路由策略

RabbitMQ支持多种Exchange类型，如Direct Exchange、Fanout Exchange、Topic Exchange、Headers Exchange等。

消息可靠性保障

RabbitMQ使用事务机制、Confirm模式、Return机制、死信队列（DLX）、TTL（Time-To-Live）等机制来保证消息的可靠性。

集群与高可用

RabbitMQ支持集群模式，可以使用镜像队列、负载均衡、联邦插件（Federation）、Shovel插件（节点间消息转发）等机制来提高可用性。

高级特性

RabbitMQ支持RPC（远程过程调用）、优先级队列、延迟队列、消息追踪、流控机制等高级特性。

管理与监控

RabbitMQ提供了管理界面、命令行工具、Prometheus监控集成、日志分析、策略管理等功能。

安全与权限

RabbitMQ支持用户角色、权限控制、SSL/TLS加密、LDAP认证集成等安全特性。

生态整合

Spring AMQP、Spring Cloud Stream、Kafka对比与选型、多语言客户端支持等可以与其他框架和工具集成。

在RocketMQ中，基础架构是其核心概念。

基础架构组件

RocketMQ使用NameServer、Broker、Producer、Consumer、Topic、Message Queue、Tag等组件来处理消息。

消息模型与消费

RocketMQ支持集群消费模式、广播消费模式、Push消费模式、Pull消费模式、顺序消息、延时消息、事务消息等。

存储与高可用机制

RocketMQ使用CommitLog顺序写盘、ConsumeQueue逻辑队列索引、IndexFile哈希索引、同步刷盘/异步刷盘、主从复制、DLedger集群等机制来保证高可用性。

消息可靠性保障

RocketMQ使用消息重试机制、死信队列、Confirm机制、Return机制等机制来保证消息的可靠性。

负载均衡与路由

RocketMQ使用队列负载策略、Producer负载均衡、Consumer负载均衡、消息路由规则等机制来优化负载均衡。

高级特性

RocketMQ支持批量消息发送、消息轨迹追踪、消息过滤机制、零拷贝技术等高级特性。

集群与运维

RocketMQ使用NameServer无状态集群、Broker水平扩展、监控工具、QoS流控机制等机制来保证集群的稳定运行。

生态整合

Spring Boot Starter、OpenTracing集成、多语言客户端等可以与其他框架和工具集成。

在Kafka中，基础概念与架构是其核心概念。

基础概念与架构

Kafka定义了消息队列、发布-订阅模式、高吞吐量特性等概念。Kafka使用Broker、Topic、Partition、Producer、Consumer、Consumer Group、Zookeeper等组件来处理消息。

消息模型与消费

Kafka支持集群消费模式、广播消费模式、Push消费模式、Pull消费模式、顺序消息、事务消息、延时消息等。

存储与文件机制

Kafka使用Commit LogSegment Files（.log与.index）来存储消息，并使用顺序写盘、零拷贝技术、文件清除策略等机制来保证数据持久化。

生产者机制

Kafka使用发送模式（同步/异步）、分区策略、批量发送、确认机制、幂等性、事务原理等机制来保证消息的可靠性。

消费者机制

Kafka使用偏移量（Offset）、Rebalance机制、分区分配策略、Offset提交（自动/手动）、指定时间消费、漏消费与重复消费处理等机制来保证消息的可靠性。

高可用与可靠性

Kafka使用副本机制（Leader/Follower

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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
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