Spring框架的设计理念与设计模式，看这篇就够

Spring框架的设计理念与设计模式

Spring作为现在最优秀的框架之一，已被广泛的使用，而它又有那几个核心组件？为什么需要这些组件？它们又是如何结合在一起构成Spring的骨骼架构？Spring的AOP特性又是如何利用这些基础的骨骼架构来工作的？Spring中又使用了那些设计模式来完成它的这种设计的？它的这种 设计理念对对我们以后的软件设计有何启示？本文将详细解答这些问题。

Spring的骨骼架构

Spring总共有十几个组件，但是真正核心的组件只有几个，下面是Spring框架的总体架构图：

从上图中可以看出Spring框架中的核心组件只有三个：Core、Context和Beans。它们构建起了整个Spring的骨骼架构。没有它们就不可能有AOP、Web等上层的特性功能。下面也将主要从这三个组件入手分析Spring。

Spring的设计理念

前面介绍了Spring的三个核心组件，如果再在它们三个中选出核心的话，那就非Beans组件莫属了，为何这样说，其实Spring就是面向Bean的编程（BOP,Bean Oriented Programming），Bean在Spring 中才是真正的主角。

Bean在Spring中作用就像Object对OOP的意义一样，没有对象的概念就像没有面向对象编程，Spring中没有Bean也就没有Spring存在的意义。就像一次演出舞台都准备好了但是却没有演员一样。为什 么要Bean这种角色Bean或者为何在Spring如此重要，这由Spring框架的设计目标决定，Spring为何如此流行，我们用Spring的原因是什么，想想你会发现原来Spring解决了一个非常关键的问题, 他可以让 你把对象之间的依赖关系转而用配置文件来管理，也就是他的依赖注入机制（Ioc）。而这个注入关系在一个叫Ioc容器中管理，那Ioc容器中存在的就是被Bean包裹的对象。Spring正是通过把对象包装在 Bean中而达到对这些对象管理以及一些额外操作的目的。

它这种设计策略完全类似于Java实现OOP(面向对象编程)的设计理念.

前面说Bean是Spring中关键因素，那Context和Core又有何作用呢？前面吧Bean比作一场演出中的演员的话，那Context就是这场演出的舞台背景，而Core应该就是演出的道具了。只有他们在一起才能 具备能演出一场好戏的最基本的条件。当然有最基本的条件还不能使这场演出脱颖而出，还要他表演的节目足够的精彩，这些节目就是Spring能提供的特色功能(就是spring的产品 如springmvc、springboot、springcloud)了。

我们知道Bean包装的是Object，而Object必然有数据，如何给这些数据提供生存环境就是Context要解决的(context的作用)问题，对Context来说他就是要发现每个Bean之间的关系，为它们建立这种关系并且要维护好 这种关系。所以Context就是一个Bean关系的集合，这个关系集合又叫Ioc容器，一旦建立起这个Ioc容器后Spring就可以为你工作了。那Core组件又有什么用武之地呢？其实Core就是发现、建立和维护每 个Bean之间的关系所需要的一些列的工具，从这个角度看来，Core这个组件叫Util更能让你理解。

个人总结:bean对应的是xml或者注解中配置的每个实体类(定义，创建，解析每个bean)，core配合这些配置去关联bean实体自身和其他bean的依赖

之后将这层关系交给类context去管理，这就是loc容器管理

3个组件之间的关系可以用下图来表示：

Bean组件

前面已经说明了Bean组件对Spring的重要性，下面看看Bean这个组件是怎么设计的。Bean组件在Spring的org.springframework.beans包下。这个包下的所有类主要解决了三件事：Bean的定义、Bean 的创建以及对Bean的解析(xml文件解析)。对Spring的使用者来说唯一需要关心的就是Bean的创建，其他两个由Spring在内部帮你完成了，对你来说是透明的。

一、SpringBean的创建

SpringBean的创建时典型的工厂模式，他的顶级接口是BeanFactory，下图是这个工厂的继承层次关系：

BeanFactory有三个子类：ListableBeanFactory、HierarchicalBeanFactory和Autowire Capable Bean Factory。但是从上图中我们可以发现最终的默认实现类是DefaultListableBeanFactory，他实 现了所有的接口。那为何要定义这么多层次的接口呢？查阅这些接口的源码和说明发现，每个接口都有他使用的场合，它主要是为了区分在Spring内部在操作过程中对象的传递和转化过程中，对对象的 数据访问所做的限制。例如ListableBeanFactory接口表示这些Bean是可列表的，而HierarchicalBeanFactory表示的是这些Bean是有继承关系的，也就是每个Bean有可能有父Bean。 AutowireCapableBeanFactory接口定义Bean的自动装配规则。这四个接口共同定义了Bean的集合、Bean之间的关系、以及Bean行为。

二、SpringBean的定义

定义bean的三种途径：

方法一：基于XML的bean定义（需要提供setter方法）

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
 
    <bean id="student" class="test.Student">
        <property name="name" value="张三"/>
        <property name="teacher" ref="teacher"/>
    </bean>
 
    <bean id="teacher" class="test.Teacher">
        <property name="name" value="李四"/>
    </bean>
 
</beans>
```java
###### 方法二：基于注解的bean定义（不需要提供setter方法）
   * Spring为此提供了四个注解，这些注解的作用与上面的XML定义bean效果一致，在于将组件交给Spring容器管理。组件的名称默认是类名（`首字母变小写`），也可以自己修改：
        * @Component：当对组件的层次难以定位的时候使用这个注解
        * @Controller：表示控制层的组件
        * @Service：表示业务逻辑层的组件
        * @Repository：表示数据访问层的组件
    *  ！！！使用这些注解的时候还有一个地方需要注意，就是需要在`applicationContext.xml`中声明`<contex:component-scan...>`一项，指明Spring容器扫描组件的包目录。
```java
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
       http://www.springframework.org/schema/context
       http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">
 
    <!--扫描组件的包目录-->
    <context:component-scan base-package="com.fwt"></context:component-scan>
 
</beans>

测试的时候

public class Main {
 
    public static void main(String args[]){
        FileSystemXmlApplicationContext context=new FileSystemXmlApplicationContext("applicationContext.xml的绝对路径");
        Student student= (Student) context.getBean("student");
        Teacher teacher= (Teacher) context.getBean("teacher");
        System.out.println("学生的姓名："+student.getName()+"。老师是"+student.getTeacher().getName());
        System.out.println("老师的姓名："+teacher.getName());
    }
 
}

方法三：基于Java类的bean定义（需要提供setter方法）

@Configuration
public class BeansConfiguration {
 
    @Bean
    public Student student(){
        Student student=new Student();
        student.setName("张三");
        student.setTeacher(teacher());
        return student;
    }
 
    @Bean
    public Teacher teacher(){
        Teacher teacher=new Teacher();
        teacher.setName("李四");
        return teacher;
    }
 
}

Bean的定义描述类BeanDefinition

Bean的定义主要有BeanDefinition描述，如下图说明了这些类的层次关系：

Bean的定义就是完整的描述了在Spring的配置文件中你定义的节点中所有的信息，包括各种子节点。当Spring成功解析你定义的一个节点后，在Spring的内部他就被转化 成BeanDefinition对象（存放的是我们真正需要管理的类，例如Person类会被封装到这个里面进行管理）。以后所有的操作都是对这个对象完成的。

三、SpringBean的解析

Bean的解析过程非常复杂，功能被分的很细，因为这里需要被扩展的地方很多，必须保证有足够的灵活性，以应对可能的变化。Bean的解析主要就是对Spring配置文件的解析。这个解析过程主要通过 下图中的类完成：

Bean 的定义 涉及的类 BeanDefinition ，是对具体的bean的一个包裹

Bean 的解析（xml的解析）涉及到一个工具类 XmlBeanDefinitionReader 将会对xml解析

Context组件

Context在Spring的org.springframework.context包下，前面已经讲解了Context组件在Spring中的作用，他实际上就是给Spring提供一个运行时的环境，用以保存各个对象的状态。下面看一下这个 环境是如何构建的。

Context的类结构图：

Context相关的类结构图

ApplicationContext是Context的顶级父类，他除了能标识一个应用环境的基本信息外，他还继承了六个实体类，这六个实体类主要是扩展了Context的功能。而ApplicationContext接口本身并没有什么实质意义的方法

public interface ApplicationContext extends EnvironmentCapable, ListableBeanFactory, HierarchicalBeanFactory,
      MessageSource, ApplicationEventPublisher, ResourcePatternResolver {

  String getId();

  String getApplicationName();

  String getDisplayName();

  long getStartupDate();

  ApplicationContext getParent();

  AutowireCapableBeanFactory getAutowireCapableBeanFactory() throws IllegalStateException;
}

ApplicationContext的实质功能都是继承于以下6个实体:

• MessageSource: 用于国际化的接口，可以将其理解为公司的翻译。用户可以通过bean配置自定义MessageSource–要求name为“messageSource”，spring会在容器refresh时自动探测并且初始化它。

• ApplicationEventPublisher: 用于发布应用事件，例如ContextRefreshed，stopped, started等。它就像是企业邮箱，通过它可以接收到公司的事件通知。用户通过配置ApplicationListener类型的bean即可订阅这类事件，spring通过getBeansOfType取得所有的listener，并依次通知。

• ResourcePatternResolver: 对ResourceLoader的扩展，后者只支持对具体路径资源的加载，而前者则支持对某pattern路径资源的加载，默认是ant风格的模式。Resource是特指配置文件，或者class路径(里的扫描路径)。我们可以将它理解为打单的机器，将各个地方发过来的单子打出来。

• ListableBeanFactory和HierachicalBeanFactory: 自然的context也是个工厂，context里持有的依然是DefaultListableBeanFactory，通过它完成工厂的相应行为。介绍下这两个工厂，前者主要用于取得批量bean，比如getBeansOfType；后一个工厂则主要体现层级概念，但是context的parentFactory也是一个context，这是因为context具有beanFactory的所有特征。

• EnviromentCapable: 则类似是公司的行政部门，负责办公场所等设施维护。它关联着Enviroment。Enviroment也类似context是个包装类，虽然继承了PropertyResolver，但在实现类里是委托给ConfigurablePropertyResolver处理的。Enviroment代表应用环境，比如测试环境还是生产环境又或者开发环境。
  用户可以通过或者@Profile指定某个配置的profile。然后通过activeProfile指定应用环境，从而会enable相应profile的beans
  activeProfile可以通过5种方式指定：

  • 1）. servlet config init param，这种方式只适用于spring mvc的dispatcherServlet配置上
  • 2）. servlet context init param
  • 3）. system property
  • 4）. system env。以上四种方式设置的key均为spring.profiles.active
  • 5.） @ActiveProfile，这种方式只适用于junit单元测试

[Context通过继承获得了工厂，事件发布，环境定义，资源加载以及国际化的能力。]

Core 组件

Core 组件作为 Spring 的核心组件，他其中包含了很多的关键类，主要的功能是实现了反向控制IoC（Inversion of Control）与依赖注入DI（Dependency Injection）、Bean配置以及加载。Core模块中有Beans、BeanFactory、BeanDefinitions、ApplicationContext等几个重要的概念

！

Spring core是用来负责发现、创建并处理bean之间的关系的一个工具包；可以这么理解，core把bean的创建、bean的互相注入的方法定义好了，上层服务只需要调用就好了；提供功能但不调用就是spring core的存在意义。

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