Spring技术体系解析

📕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)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

🌾阅读前,快速浏览目录和章节概览可帮助了解文章结构、内容和作者的重点。了解自己希望从中获得什么样的知识或经验是非常重要的。建议在阅读时做笔记、思考问题、自我提问,以加深理解和吸收知识。阅读结束后,反思和总结所学内容,并尝试应用到现实中,有助于深化理解和应用知识。与朋友或同事分享所读内容,讨论细节并获得反馈,也有助于加深对知识的理解和吸收。💡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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一、IoC容器核心依赖注入实现模式

控制反转(IoC)是Spring框架的基石,它通过IoC容器实现依赖管理。Spring容器通过反射机制,根据配置信息创建对象实例,并管理其生命周期。

  1. 构造器注入:在对象的构造函数中通过参数直接注入依赖,这种方式要求类必须有一个相应的构造函数,且依赖的构造参数必须存在。

    • 实现细节:Spring容器通过解析配置信息(如XML、注解等),获取到类的构造函数以及依赖的构造参数,然后使用反射机制创建对象实例,并注入依赖。
  2. Setter注入:通过setter方法注入依赖,这种方式比较灵活,可以在对象创建后修改依赖。

    • 实现细节:Spring容器通过解析配置信息,找到对应的setter方法,然后使用反射机制调用setter方法,将依赖注入到对象实例中。
  3. 字段注入:直接在类中定义依赖字段,Spring会自动注入。

    • 实现细节:Spring容器通过解析配置信息,找到类中定义的依赖字段,然后使用反射机制自动注入依赖。
  4. 方法注入:在类的方法中注入依赖。

    • 实现细节:Spring容器通过解析配置信息,找到类中的方法,然后使用反射机制在方法执行前后注入依赖。
  5. 组件扫描机制:Spring通过扫描指定包下的类,自动注册为Bean。

    • 实现细节:Spring容器在启动时会扫描指定包下的类,根据类上的注解(如@Component、@Service等)自动注册为Bean。
  6. Bean作用域:包括Singleton(单例)和Prototype(原型)等。

    • Singleton:默认作用域,同一个Bean在Spring容器中只有一个实例。

    • Prototype:每次注入都创建一个新的实例。

    • 实现细节:Spring容器根据Bean的作用域,管理Bean的创建和销毁。

  7. 条件化配置:使用@Conditional注解,根据特定条件决定是否创建Bean。

    • 实现细节:Spring容器根据条件注解指定的条件,判断是否创建Bean。

二、AOP技术体系

面向切面编程(AOP)可以将横切关注点与业务逻辑分离,提高代码的模块化和复用性。

  1. 代理模式实现:Spring通过代理模式实现AOP,包括JDK动态代理和CGLIB代理。

    • JDK动态代理:针对实现了接口的类。

    • CGLIB代理:针对没有实现接口的类。

    • 实现细节:Spring容器根据目标类的特点,选择合适的代理模式。

  2. 切点表达式语法:使用executionwithinthis等表达式来定义切点。

    • 实现细节:切点表达式用于描述目标方法,Spring容器根据切点表达式匹配目标方法。
  3. 通知类型

    • 前置通知(Before):在目标方法执行之前执行。

    • 后置通知(After):在目标方法执行之后执行。

    • 环绕通知(Around):在目标方法执行前后都执行。

    • 异常通知(AfterThrowing):在目标方法抛出异常后执行。

    • 最终通知(AfterReturning):在目标方法成功返回后执行。

    • 实现细节:Spring容器根据通知类型,在目标方法执行前后执行相应的通知逻辑。

  4. AOP应用场景:日志管理、性能监控、安全控制等。

    • 实现细节:根据实际需求,在业务逻辑中添加相应的切面和通知,实现横切关注点的分离。

三、数据持久化

Spring提供了数据持久化的解决方案,包括JDBC模板、事务管理、ORM集成等。

  1. JDBC模板:简化JDBC操作,提供声明式编程接口。

    • 实现细节:Spring JDBC模板封装了JDBC操作,简化了数据库操作代码。
  2. 事务管理

    • 声明式事务编程:使用@Transactional注解来管理事务。

    • 编程式事务:通过编程方式控制事务的开始、提交和回滚。

    • 实现细节:Spring事务管理器负责管理事务,包括事务的提交、回滚和异常处理。

  3. ORM集成:集成Hibernate和JPA。

    • 会话管理:管理Hibernate的Session。

    • JPA规范实现:遵循JPA规范,提供标准化的ORM编程接口。

    • 实现细节:Spring ORM框架负责实现JPA规范,提供ORM编程接口。

  4. Spring Data JPA:提供简化JPA的编程接口。

    • 实现细节:Spring Data JPA简化了JPA编程,提供Repository接口和查询方法。
  5. 多数据源配置:支持配置多个数据源,并在运行时动态切换。

    • 实现细节:Spring容器根据配置信息,管理多个数据源,并提供数据源切换机制。

四、Web开发体系

Spring MVC是Spring框架的Web模块,提供MVC架构。

  1. MVC架构组件

    • 控制器(Controller):处理用户请求。

    • 视图(View):展示数据。

    • 模型(Model):数据模型。

    • 实现细节:Spring MVC框架负责处理用户请求,并将请求参数绑定到模型对象,然后将模型对象传递给视图进行展示。

  2. 视图解析:将逻辑视图名解析为实际的视图。

    • 实现细节:Spring MVC框架根据逻辑视图名,查找对应的视图实现类。
  3. 数据绑定:将请求参数绑定到模型对象。

    • 实现细节:Spring MVC框架使用数据绑定器将请求参数绑定到模型对象。
  4. RESTful支持:提供RESTful风格的URL映射和响应。

    • 实现细节:Spring MVC框架支持RESTful风格的URL映射和响应。
  5. 异常处理机制:统一处理Web应用中的异常。

    • 实现细节:Spring MVC框架提供异常处理机制,将异常信息传递给视图进行展示。
  6. 文件上传下载:支持文件的上传和下载。

    • 实现细节:Spring MVC框架支持文件的上传和下载,并提供相应的处理机制。

五、安全框架

Spring Security提供了强大的安全框架。

  1. 认证流程:验证用户身份。

    • 实现细节:Spring Security框架提供了多种认证方式,如基于用户名密码、基于令牌等。
  2. 授权模型:控制用户对资源的访问。

    • 实现细节:Spring Security框架提供了基于角色的访问控制,控制用户对资源的访问。
  3. CSRF防护:防止跨站请求伪造。

    • 实现细节:Spring Security框架提供了CSRF防护机制,防止恶意请求。
  4. OAuth2集成:支持OAuth2协议。

    • 实现细节:Spring Security框架集成了OAuth2协议,实现第三方认证。
  5. 方法级安全:使用@PreAuthorize@PostAuthorize等注解控制方法级别的访问。

    • 实现细节:Spring Security框架支持方法级安全,通过注解控制方法级别的访问。

六、高级特性

  1. 事件发布/监听机制:使用ApplicationEventApplicationListener

    • 实现细节:Spring框架提供了事件发布/监听机制,允许应用程序之间进行通信。
  2. SpEL表达式:Spring表达式语言,用于在配置文件或代码中动态评估表达式。

    • 实现细节:SpEL表达式语言支持丰富的表达式语法,用于在配置文件或代码中动态评估表达式。
  3. 响应式编程(WebFlux):非阻塞、事件驱动的Web框架。

    • 实现细节:WebFlux框架支持非阻塞、事件驱动的编程模型,提高应用程序的性能。
  4. 测试框架集成:与JUnit、TestNG等测试框架集成。

    • 实现细节:Spring框架支持与JUnit、TestNG等测试框架集成,简化测试过程。
  5. 缓存抽象:提供缓存抽象,支持多种缓存解决方案。

    • 实现细节:Spring框架提供了缓存抽象,支持多种缓存解决方案,如Redis、Memcached等。

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