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。

📘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。

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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Bean对象。Spring容器通过IoC（控制反转）和DI（依赖注入）技术，实现了Bean对象的创建、配置和管理。

IoC与DI

IoC是一种设计模式，它将对象的创建和依赖关系的配置从对象内部转移到外部容器。在Spring中，IoC容器负责实例化Bean对象，并设置它们之间的依赖关系。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。

DI是IoC的一种实现方式，它通过注入的方式将依赖关系传递给Bean对象。Spring提供了多种DI方式，包括构造器注入、设值注入和字段注入。

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提供了多种生命周期接口和注解，如InitializingBean、DisposableBean和@PostConstruct、@PreDestroy，来控制Bean的初始化和销毁过程。

Bean作用域

Spring容器支持多种Bean作用域，包括单例（Singleton）、原型（Prototype）、请求（Request）和会话（Session）。单例作用域表示每个Spring容器中只有一个Bean实例，而原型作用域表示每次请求都会创建一个新的Bean实例。

BeanFactory与ApplicationContext

BeanFactory是Spring容器的基础接口，它提供了Bean的创建、配置和管理功能。ApplicationContext是BeanFactory的子接口，它提供了更丰富的功能，如事件发布、国际化支持和资源加载。

注解驱动开发

Spring提供了丰富的注解，如@Component、@Service、@Repository和@Autowired，来简化Bean的创建和配置。这些注解使得Spring配置更加简洁，提高了代码的可读性和可维护性。

Java配置

Spring允许使用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注解定义Bean。

XML配置驱动

Spring也支持使用XML文件来配置Bean，通过<bean>标签定义Bean的属性和依赖关系。

SpEL（Spring表达式语言）

SpEL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、方法、集合等。

Spring AOP

Spring AOP是Spring框架提供的面向切面编程（AOP）支持。AOP允许将横切关注点（如日志记录、事务管理等）与业务逻辑分离，提高了代码的可维护性和可测试性。

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，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和@AfterReturning。

切点（Pointcut）

切点是匹配连接点的表达式，用于确定哪些连接点应该被通知执行。

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支持使用@AspectJ注解来定义切面，这使得AOP的开发更加简单。

Spring数据访问与集成

Spring提供了丰富的数据访问和集成支持，包括JDBC抽象、事务管理、ORM集成和Spring Data。

JDBC抽象（JdbcTemplate）

JdbcTemplate是Spring提供的一个JDBC抽象层，它简化了JDBC编程，并提供了异常处理和资源管理功能。

事务管理

Spring提供了声明式事务和编程式事务支持，通过@Transactional注解和编程方式来管理事务。

事务传播机制

事务传播机制定义了事务边界，包括PROPAGATION_REQUIRED、PROPAGATION_REQUIRES_NEW、PROPAGATION_SUPPORTS等。

事务隔离级别

事务隔离级别定义了事务并发执行时的隔离程度，包括READ_UNCOMMITTED、READ_COMMITTED、REPEATABLE_READ和SERIALIZABLE。

DAO支持

Spring提供了DAO（数据访问对象）支持，通过@Repository注解来定义DAO接口。

ORM集成

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

Spring Data

Spring Data提供了一组基于Spring的ORM框架，如JPA、MongoDB和Redis。

Spring Web与MVC

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

DispatcherServlet

DispatcherServlet是Spring MVC的前端控制器，它负责处理Web请求并调用相应的控制器。

控制器（@Controller, @RestController）

控制器负责处理Web请求，并返回相应的响应。

请求映射（@RequestMapping, @GetMapping, @PostMapping）

请求映射定义了控制器方法与URL之间的映射关系。

视图解析（ViewResolver）

视图解析器负责将控制器返回的逻辑视图名解析为实际的视图。

数据绑定（@RequestParam, @PathVariable, @RequestBody）

数据绑定将请求参数绑定到控制器方法的参数。

返回处理（@ResponseBody, ResponseEntity）

返回处理定义了控制器方法的返回值如何被序列化和发送给客户端。

文件上传（MultipartFile）

文件上传处理文件上传请求。

拦截器（HandlerInterceptor）

拦截器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应用开发。

Spring Boot核心特性

Spring Boot简化了Spring应用的创建和配置，提供了自动配置、起步依赖、嵌入式容器和配置文件等特性。

自动配置（Auto-Configuration）

自动配置是Spring Boot的核心特性之一，它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提供的依赖管理工具，它简化了依赖的添加和版本管理。

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，如Tomcat、Jetty和Undertow。

配置文件（application.properties / .yml）

配置文件是Spring Boot的配置中心，它包含了应用程序的配置信息。

Profile多环境配置

Profile多环境配置允许根据不同的环境（如开发、测试和生产）加载不同的配置文件。

Actuator（应用监控）

Actuator是Spring Boot提供的应用监控工具，它允许监控和管理Spring Boot应用程序。

Spring Boot CLI

Spring Boot CLI是Spring Boot提供的命令行工具，它允许使用命令行创建和运行Spring Boot应用程序。

Spring Cloud微服务组件

Spring Cloud是一组基于Spring Boot的微服务框架，它提供了服务注册与发现、负载均衡、熔断器、网关、配置中心、消息总线、链路追踪、分布式事务和安全等微服务组件。

服务注册与发现

服务注册与发现是Spring Cloud的核心组件之一，它允许服务实例注册到注册中心，并发现其他服务实例。

负载均衡

负载均衡是将请求分发到多个服务实例的过程，以提高系统的可用性和性能。

服务调用

服务调用是客户端调用服务实例的过程，Spring Cloud提供了多种服务调用方式，如Ribbon、OpenFeign和RestTemplate。

熔断器

熔断器是一种保护机制，它可以在服务实例出现问题时自动切断请求，以防止系统崩溃。

网关

网关是Spring Cloud提供的API网关，它负责路由、过滤和监控API请求。

配置中心

配置中心是Spring Cloud提供的配置管理工具，它允许集中管理应用程序的配置信息。

消息总线

消息总线是Spring Cloud提供的消息传递工具，它允许应用程序之间进行异步通信。

链路追踪

链路追踪是Spring Cloud提供的链路追踪工具，它可以帮助开发者追踪应用程序中的请求路径。

分布式事务

分布式事务是Spring Cloud提供的分布式事务解决方案，它允许跨多个服务实例的事务管理。

安全与认证

Spring Cloud Security是Spring Cloud提供的安全框架，它提供了身份认证、授权和安全通信等功能。

监控与管理

Spring Boot Actuator是Spring Boot提供的应用监控工具，它允许监控和管理Spring Boot应用程序。

Admin Server

Admin Server是Spring Boot Admin提供的监控和管理工具，它允许监控和管理Spring Boot应用程序。

Prometheus + Grafana

Prometheus和Grafana是Spring Cloud提供的监控和可视化工具，它们可以用来监控和可视化Spring Cloud应用程序的性能指标。

其他生态组件

Spring Cloud Function是Spring Cloud提供的无服务器架构组件，它允许将函数作为微服务运行。

Spring Cloud Kubernetes是Spring Cloud提供的Kubernetes集成组件，它允许将Spring Cloud应用程序部署到Kubernetes集群。

Spring Cloud Task是Spring Cloud提供的短任务调度组件，它允许将短任务作为微服务运行。

并发编程核心知识点

并发编程是利用多线程或多进程来提高程序执行效率的一种编程方式。

线程基础

线程是程序执行的最小单位，它具有自己的程序计数器、堆栈和局部变量。

线程同步与锁

线程同步是确保多个线程安全访问共享资源的一种机制，锁是实现线程同步的一种常用方式。

并发工具类

并发工具类是Spring提供的一些用于并发编程的工具类，如CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore。

线程池

线程池是预先创建一定数量的线程，并复用这些线程来执行任务的一种机制。

并发集合

并发集合是Spring提供的一些线程安全的集合类，如ConcurrentHashMap和CopyOnWriteArrayList。

异步编程

异步编程是一种编程范式，它允许程序在等待某些操作完成时继续执行其他任务。

内存模型与JMM

内存模型是描述程序中变量如何被访问和修改的规则，JMM（Java内存模型）是Java内存模型的规范。

MyBatis核心知识点

MyBatis是一个基于XML和注解的持久层框架，它简化了数据库操作。

基础架构

MyBatis的核心组件包括SqlSessionFactory、SqlSession和Mapper接口。

XML映射配置

MyBatis使用XML文件来配置SQL语句和结果映射。

高级特性

MyBatis提供了多种高级特性，如一级缓存、二级缓存、延迟加载和插件机制。

关联查询

MyBatis支持关联查询，包括一对一、一对多和多对多关联。

注解开发

MyBatis支持使用注解来配置SQL语句和结果映射。

整合与扩展

MyBatis可以与Spring框架集成，并提供了一些扩展机制，如分页插件和代码生成器。

性能优化

MyBatis提供了多种性能优化技巧，如批量操作、SQL优化和连接池配置。

Dubbo知识点

Dubbo是一个高性能、轻量级的Java RPC框架，它提供了服务注册与发现、负载均衡、集群容错、服务治理和监控等功能。

基础架构

Dubbo的核心组件包括服务提供者（Provider）、服务消费者（Consumer）、注册中心（Registry）和监控中心（Monitor）。

核心配置

Dubbo使用XML或注解来配置服务提供者和消费者。

注册中心实现

Dubbo支持多种注册中心实现，如Zookeeper、Nacos、Redis和Multicast。

通信协议

Dubbo支持多种通信协议，如Dubbo协议、RMI协议、Hessian协议、HTTP/HTTPS协议和gRPC协议。

集群容错

Dubbo提供了多种集群容错策略，如Failover、Failfast、Failsafe、Failback和Forking。

负载均衡策略

Dubbo提供了多种负载均衡策略，如Random、RoundRobin、LeastActive和ConsistentHash。

服务治理

Dubbo提供了服务分组、服务版本控制、多协议暴露、服务路由规则和动态配置中心等功能。

高可用机制

Dubbo提供了服务注册与发现、健康检查、集群容错、限流策略和熔断机制等高可用机制。

监控与运维

Dubbo提供了Dubbo Admin控制台、服务调用统计、依赖关系图、QoS运维命令等功能。

扩展机制

Dubbo支持SPI扩展点、Filter拦截器链、RouterFactory和LoadBalance接口等扩展机制。

高级特性

Dubbo提供了异步调用、参数回调、事件通知、泛化调用、隐式参数传递和令牌验证等高级特性。

序列化框架

Dubbo支持多种序列化框架，如Hessian2、Java原生序列化、JSON序列化和Kryo。

生态整合

Dubbo支持Spring Boot Starter、Spring Cloud Alibaba集成、Metrics监控和分布式链路追踪等生态整合。

Zookeeper知识点

Zookeeper是一个开源的分布式协调服务，它提供了分布式锁、命名服务、配置管理和集群管理等功能。

基础架构与角色

Zookeeper集群由Leader、Follower和Observer组成，它们分别负责领导、跟随和观察。

数据模型

Zookeeper使用类似文件系统的层次化数据结构来存储数据，每个节点称为ZNode。

集群与一致性机制

Zookeeper使用ZAB协议来保证集群的一致性，并提供了半数存活原则和崩溃恢复机制。

监听与通知机制

Zookeeper提供了Watcher监听机制，它可以监听ZNode的创建、删除和修改事件。

核心功能与应用场景

Zookeeper可以用于分布式锁、命名服务、配置管理和集群管理等功能。

扩展与运维

Zookeeper支持SPI扩展点、监控工具和监控集成等功能。

RabbitMQ知识点

RabbitMQ是一个开源的消息队列，它提供了消息传递、消息持久化、消息确认机制和消息可靠性保障等功能。

基础架构与核心组件

RabbitMQ的核心组件包括Broker、Virtual Host、Connection、Channel、Exchange、Queue和Binding。

消息模型与协议

RabbitMQ使用AMQP协议来定义消息模型和消息传递机制。

Exchange类型与路由策略

RabbitMQ提供了多种Exchange类型，如Direct Exchange、Fanout Exchange、Topic Exchange和Headers Exchange。

消息可靠性保障

RabbitMQ提供了事务机制、Confirm模式、Return机制、死信队列和TTL等功能来保证消息的可靠性。

集群与高可用

RabbitMQ支持集群模式和高可用部署，如镜像队列和联邦插件。

高级特性

RabbitMQ提供了RPC、优先级队列、延迟队列、消息追踪和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监控集成和日志分析等功能。

安全与权限

RabbitMQ支持用户角色、权限控制和SSL/TLS加密等功能。

生态整合

RabbitMQ支持Spring AMQP、Spring Cloud Stream、Kafka对比与选型和多语言客户端支持等生态整合。

RocketMQ知识点

RocketMQ是一个开源的消息中间件，它提供了消息传递、消息持久化、消息可靠性保障和消息过滤机制等功能。

基础架构组件

RocketMQ的核心组件包括NameServer、Broker、Producer、Consumer、Topic和Message Queue。

消息模型与消费

RocketMQ支持集群消费模式、广播消费模式、Push消费模式和Pull消费模式等消息消费方式。

存储与高可用机制

RocketMQ使用CommitLog、ConsumeQueue和IndexFile来存储消息，并提供了同步刷盘、异步刷盘、主从复制和DLedger集群等高可用机制。

消息可靠性保障

RocketMQ提供了消息重试机制、死信队列、Confirm机制和Return机制等功能来保证消息的可靠性。

负载均衡与路由

RocketMQ提供了队列负载策略、Producer负载均衡和Consumer负载均衡等功能。

高级特性

RocketMQ提供了批量消息发送、消息轨迹追踪、消息过滤机制和零拷贝技术等高级特性。

集群与运维

RocketMQ提供了NameServer无状态集群、Broker水平扩展、监控工具和QoS流控机制等功能。

生态整合

RocketMQ支持Spring Boot Starter、OpenTracing集成和多语言客户端支持等生态整合。

Kafka知识点

Kafka是一个开源的消息队列，它提供了消息传递、消息持久化、消息可靠性保障和消息过滤机制等功能。

基础概念与架构

Kafka由Broker、Topic、Partition、Producer、Consumer和Consumer Group组成。

消息模型与消费

Kafka支持集群消费模式、广播消费模式、Push消费模式和Pull消费模式等消息消费方式。

存储与文件机制

Kafka使用Commit Log Segment Files来存储消息，并提供了顺序写盘、零拷贝技术和文件清除策略等功能。

生产者机制

Kafka的生产者负责发送消息到Kafka集群，它支持同步发送和异步发送。

消费者机制

Kafka的消费者负责从Kafka集群中读取消息，它支持偏移量提交、Rebalance机制和分区分配策略等功能。

高可用与可靠性

Kafka使用副本机制、ISR、OSR、HW、LEO和Leader选举等机制来保证消息的可靠性和高可用性。

性能优化与负载均衡

Kafka使用高效读写机制、负载均衡策略、分区数量优化和QoS流控等机制来提高性能和负载均衡。

集群与运维

Kafka使用Broker集群、节点服役与退役、监控工具和分区副本分配等机制来管理集群。

生态系统与高级功能

Kafka支持Kafka Streams API、Connect API、Streams处理引擎、多语言客户端支持和消息轨迹追踪等高级功能。

Redis知识点

Redis是一个开源的内存键值数据库，它提供了高性能、持久化和多语言客户端支持等功能。

基础概念与特性

Redis是一个内存键值数据库，它使用单线程模型和IO多路复用来实现高性能读写。

核心数据结构

Redis支持多种数据结构，如String、Hash、List、Set、Sorted Set、BitMap、HyperLogLog、GEO和Stream。

持久化与高可用

Redis支持RDB和AOF两种持久化方式，并提供了主从复制、哨兵模式和Cluster模式等高可用机制。

高级功能

Redis支持事务、Lua脚本、发布订阅、慢查询分析、内存淘汰策略、管道、分布式锁和RedLock等高级功能。

性能优化与安全

Redis支持连接池配置、大Key拆分、热Key处理、绑定IP与访问控制、密码认证和TLS加密传输等性能优化和安全功能。

典型问题解决方案

Redis可以解决

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技术栈	链接
RocketMQ	RocketMQ详解
Kafka	Kafka详解
RabbitMQ	RabbitMQ详解
MongoDB	MongoDB详解
ElasticSearch	ElasticSearch详解
Zookeeper	Zookeeper详解
Redis	Redis详解
MySQL	MySQL详解
JVM	JVM详解

集群部署（图文并茂，字数过万）

技术栈	部署架构	链接
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

开源项目分享

项目名称	链接地址
高并发红包雨项目	https://gitee.com/java_wxid/red-packet-rain
微服务技术集成demo项目	https://gitee.com/java_wxid/java_wxid

管理经验

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