Spring框架专题

2022-05-10 09:13:05 浏览数 (1)

Spring是一种轻量级开发框架，旨在提高开发人员的开发效率以及系统的可维护性。

我们一般说的Spring框架指的都是Spring Framework，它是很多模块的集合，使用这些模块可以很方便地协助我们进行开发。这些模块是：核心容器、数据访问/集成，Web、AOP(面向切面编程)、工具、消息和测试模块。

比如：Core Container中的Core组件是Spring所有组件的核心，Beans组件是实现IOC和依赖注入的基础，AOP组件用来实现面向切面编程。

Spring官网列出的Spring的6个特征：

  • 核心技术：依赖注入(DI)，AOP，事件(events)，资源，i18n，验证，数据绑定，类型转换，SpEL。
  • 测试：模拟对象，TestContext框架，Spring MVC测试，WebTestClient。
  • Web支持：Spring MVC和Spring WebFlix Web框架。
  • 集成：远程处理，JMS，JCA，JMX，电子邮件，任务，调度，缓存。
  • 语言：Kotlin，Groovy，动态语言。
列举一些重要的Spring模块
  • Spring Core：基础，可以说Spring其他所有功能都需要依赖该库。主要是提供IoC依赖注入功能。
  • Spring Aspects：该模块为AspectJ的集成提供支持。
  • Spring AOP：提供了面向切面的编程。
  • Spring JDBC：Java数据库连接。
  • Spring JMS： Java消息服务。
  • Spring ORM：用于支持Hibernate等ORM工具。
  • Spring Web：为创建Web应用程序提供支持。
  • Spring Test：提供了对Junit和TestNG测试的支持。

@RestController vs @Controller

Controller返回一个页面。 单独使用@Controller不加@ResponseBody的话一般使用在要返回一个视图的情况，这种情况属于比较传统的Spring MVC的应用，对应前后端不分离的情况。

@RestController返回JSON或XML形式数据 但@RestController只返回对象，对象直接以JSON或XML形式写入HTTP响应(Response)中，这种情况属于RESTful Web服务，这也是目前日常开发所接触的最常用的情况(前后端分离)。

@Controller @ResponseBody返回JSON或XML形式数据。 在Spring 4之前开发RESRful Web服务的话，你需要使用@Controller并结合@ResponseBody注解，也就是说@Controller @ResponseBody = @RestController(Spring 4 之后新加的注解)。

@ResponseBody注解的作用是将Controller的方法返回的对象通过适当的转换器转换为指定的格式之后，写入到HTTP(响应)对象的Body中，通常用来返回JSON或者XML数据，返回JSON数据的情况比较多。

Spring IOC&AOP的理解 (重要)

Ioc

Ioc(Inverse of Control：控制反转)，是一种设计思想。它指的是将原本在程序中手动创建对象的控制权，交由Spring框架来处理。Ioc在其他语言中也有应用，并非Spring特有。IoC容器是Spring用来实现IoC的载体，IOC容器实际上就是个Map(key, value)，map中存放的是各种对象。

将对象之间的相互依赖关系交给IoC容器来管理，并由IoC容器完成对象的注入。这样很大程度上可以简化应用的开发，把应用从复杂的依赖关系中解放出来。IoC容器就像是一个工厂一样，当我们需要创建一个对象的时候，只需要配置好配置文件/注解即可，完全不需要考虑对象是如何被创建出来的。

在实际项目中一个Service类可能有几百甚至上千个类作为它的底层，假设我们需要实例化这个Service，你可能每次都需要搞清楚这个Service所有底层类的构造函数，这可能会把人逼疯。如果利用IoC的话，你只需要配置好，然后在需要的地方引用就行了，这大大增加了项目的可维护性且降低了开发难度。

Spring时代我们一般通过XML文件来配置Bean，后来开发人员觉得XML文件来配置不太好，于是SpringBoot注解配置就慢慢开始流行起来。

Spring IoC的初始化过程： XML → rightarrow→ 读取 → rightarrow→ Resource → rightarrow→ 解析 → rightarrow→ BeanDefinition → rightarrow→ 注册 → rightarrow→ BeanFactory

IOC实现原理

使用反射机制 XML技术

当Web容器启动时，Spring的全局Bean管理器会去XML配置文件中扫描的包下面获取到所有的类，并且根据你使用的注解，进行对应的封装，封装到全局的Bean容器中进行管理。一旦容器初始化完毕，BeanID以及Bean的实例化的类对象信息就全部存在了。现在我们需要在某个Service中调用另一个Bean的某个方法时，我们只需要依赖注入进另一个Bean的ID即可，调用的时候Spring去初始化完成的Bean容器中获取即可。如果存在就把依赖的Bean类的实例化对象返回给你。

IOC实现方式

IOC的主要实现方式：依赖查找，依赖注入。依赖注入是一种更可取的方式。

依赖查找，依赖注入的区别？

依赖查找：主要是容器为组件提供一个回调接口和上下文环境。组件必须自己使用容器提供的API来查找资源和协作对象，控制反转仅体现在那些回调方法上，容器调用这些回调方法，应用代码获取到资源。(仅做了解)

依赖注入：组件不做定位查询，只提供标准的Java方法让容器去决定依赖关系，容器全权负责组件的装配，把符合依赖关系的对象通过Java Bean属性或构造方法传递给需要的对象。

Spring依赖注入的方式主要有四个：基于注解注入、Setter注入方式、构造器注入方式，静态工厂注入方式。

基于注解注入： @Autowired(required=true) 构造器、字段、方法。

Setter注入： 在setter方法内部完成注入。

构造器注入方式： 通过向构造器传参完成注入。

静态工厂注入方式： 通过调用静态工厂来获取自己需要的对象。

AOP

AOP(Aspect-Oriented Programming：面向切面编程)能够将那些与业务无关，却为业务模块所共同调用的逻辑或责任(例如事务处理、日志管理、权限控制等)封装起来，便于减少系统的重复代码，降低模块间的耦合度，并且有利于未来的可扩展性和可维护性。

Spring AOP是基于动态代理的，如果要代理的对象，实现了某个接口，那么Spring AOP会使用JDK Proxy，去创建代理对象，而对于没有实现接口的对象，就无法使用JDK Proxy去进行代理了，这时候Spring AOP会使用CGlib，CGlib生成一个被代理对象的子类来处理。

也可以使用AspectJ，Spring AOP已经集成了AspectJ，AspectJ 应该算的上是Java生态系统中最完整的AOP框架了。

Spring AOP和AspectJ AOP有什么区别

Spring AOP属于运行时增强，而AspectJ属于编译时增强。Spring AOP基于代理(Proxying)，而AspectJ基于字节码操作。

AspectJ AOP相比于Spring AOP功能更强大，但是Spring AOP相对来说更简单。

如果我们的切面比较少，那么两者性能差异不大。但是，当切面太多的话，最多选择AspectJ，它比Spring AOP快很多。

Spring Bean

Java Bean是符合一定规范编写出来的Java类，这些规范包括：

  1. 类中的所有属性都是私有属性
  2. 类中必须有一个无参的构造器
  3. 类中每个属性有其对应的getter和setter方法
  4. 类实现序列化接口
  5. 类中可以存在其他方法
Spring中的bean的作用域有哪些？
  • singleton：唯一的bean实例，Spring中的bean默认都是单例。
  • prototype：每次请求都会创建一个新的bean实例。
  • request：每一次HTTP请求都会产生一个新的bean，该bean仅在当前HTTP request内有效。
  • session：每一次HTTP请求都会产生一个新的bean，该bean仅在当前HTTP session内有效。
  • global-session：全局session作用域，仅仅在基于portlet的web应用中才有意义，Spring5已经没有了。Portlet是能够生产语义代码(例如：HTML)片段的小型Java Web插件。他们基于portlet容器，可以像servlet一样处理HTTP请求，但是，与servet不同，每个portlet都有不同的会话。
Spring中bean的线程安全问题了解吗？

大部分的时候我们并没有在系统中使用多线程，所以很少有人会关注这个问题。单例bean存在线程问题，主要是因为当多个线程操作同一个对象时，对这个对象的非静态成员变量的写操作会存在线程安全问题。

两种解决方式：

  1. 在Bean对象中尽量避免定义可变的成员变量（不太现实）。
  2. 在类中定义一个ThreadLocal成员变量，将需要的可变成员变量保存在ThreadLocal中(推荐的一种方式)。

@Component和@Bean的区别是什么？ 3. 作用对象不同：@Component注解作用于类，而@Bean注解作用于方法。 4. @Component通常是通过类路径扫描来自动侦测以及自动装配到Spring容器中(我们可以使用@ComponetScan注解定义要扫描的路径，从中找出标识了需要装配的类自动装配到Spring的bean容器中)。@Bean注解通常是我们在标有该注解的方法中定义产生这个bean，@Bean告诉了Spring这是某个类的实例，当我需要用它的时候还给我。 5. @Bean注解比@component注解的自定义性更强，而且很多地方我们只能通过@Bean注解来注册bean。比如当我们引用第三方库的类需要装配到Spring容器时，则只能通过@Bean来实现。

将一个类声明为Spring的bean的注解有哪些？

一般使用@Autowired注解自动装配bean，要想把类标识成可用于@Autowired注解自动装配的bean类，采用以下注解可实现：

  • @Component：通用的注解，可标注任意类为Spring组件。如果一个Bean不知道属于哪个层，可以使用@Component注解标注。
  • @Repository：对应持久层即Dao层，主要用于数据库相关操作。
  • @Service：对应服务层，主要涉及一些复杂的逻辑，需要用到Dao层。
  • @Controller：对应Spring MVC控制层，主要用于接收用户请求并调用Service层返回数据给前端页面。

DAO (Data Access Object)

Spring中bean的生命周期？

图片来自Spring中bean的作用域与生命周期。

  1. 实例化bean对象
  2. 设置对象属性
  3. 检测Aware相关接口并设置相关依赖
  4. BeanPostProcessor前置处理
  5. 检查是否是InitializingBean以决定是否调用afterPropertiesSet方法
  6. 检查是否配置有自定义的init-method
  7. BeanPostProcess后置处理
  8. 注册必要的Destruction相关回调接口
  9. 使用中
  10. 是否实现DisposableBean接口
  11. 是否配置有自定义的destroy方法

完整的过程参见下图，图片来自Spring实战第四版。

Spring 事件

Spring的核心是ApplicationContext，它负责管理beans的完整的生命周期。当加载bean时，ApplicationContext发布某些类型的事件。例如当上下文启动时，ContextStartedEvent发布；当上下文结束时，ContextStoppedEvent发布。

通过ApplicationEvent类和ApplicationListener接口来提供在ApplicationContext中处理事件。如果一个bean实现了ApplicationListener，那么每次ApplicationEvent被发布到ApplicationContext上，该bean就会被通知。

Spring内置事件

描述

ContextRefreshedEvent

ApplicationContext被初始化或被刷新时，该事件发布。等价于在ConfigurableApplicationContext接口中调用refresh()方法

ContextStartedEvent

调用ConfigurableApplicationContext接口中的start()方法启动ApplicationContext时，该事件被发布。你可以在此时检查数据库，或者在接收该事件后重启任何停止的应用程序。

ContextStoppedEvent

调用ConfigurableApplicationContext接口的stop()方法时，该事件被发布。你可以在接收这个时间后进行必要的清理工作。

ContextClosedEvent

调用ConfigurableApplicationContext接口的close()方法时，该事件被发布。一个已关闭的上下文到达生命周期末端，它不能被刷新或者重启。

RequestHandledEvent

这是一个web-spefic事件，告诉所有的bean HTTP请求已经被服务

由于Spring的事件处理是单线程的，所以如果一个事件被发布，直至并且除非所有的接收者得到该消息，该进程都将阻塞流程不会继续。因此，如果你使用了事件处理，应当注意这一点。

监听上下文事件

为了监听上下文事件，一个bean应该实现ApplicationListener接口，该接口只有一个onApplicationEvent()方法。

自定义事件

Spring支持自定义事件，自定义事件要实现如下功能：

  • 继承ApplicationContext实现自定义事件类(CustomEvent.java)
  • 实现ApplicationtionEventPublisherAware接口实现自定义事件发布类(CustomEventPublisher)，包含setApplicationEventPublisher()方法和publish()方法。
  • 实现ApplicationListener<CustomEvent>接口的onApplicationEvent()方法实现自定义事件处理类CustomEventHandler

最后在主类中创建ConfigurableApplicationContext对象，使用该对象获取CustomEventPublisher对象，调用CustomEventPublisher的publish()方法。配置文件xml中，需要设置customEventHandler和CustomEventPublisher两个bean。

参考：Spring 中的事件处理

Spring Web MVC框架

MVC模式即Model-View-Controller，是经典的应用于应用程序的分层开发模式。

Spring Web MVC提供了模型(model)-视图(view)-控制(control)体系结构用来开发灵活、松散耦合的web应用程序组件。MVC模式能够使得应用程序的不同方面(输入逻辑、业务逻辑、和UI逻辑)的分离，同时也维持了这些元素之间的松散耦合。

  • 模型封装了应用程序数据，通常它们由POJO组成。
  • 视图主要用于呈现模型数据，并且通常它生成客户端浏览器可以解释的HTML输出。
  • 控制器主要用于处理用户请求，并且构建合适的模型并将其传递到视图呈现。

Model - 模型代表一个存取数据的对象或者Java POJO。它可以带有逻辑，在数据变化时更新控制器。

Java POJO (Plain Ordinary Java Object)简单Java对象，实际就是普通的Java Beans，是为了避免和EJB混淆所创造的简称。

View - 视图代表模型包含的数据的可视化。

Controller - 控制器作用与模型和视图上，它控制数据流向模型对象，并在数据变化时更新视图。它使视图与模型分开。

Model1时代：Model1模式下，整个Web应用几乎全部用JSP页面组成，只用少量的JavaBeans来处理数据库连接、访问等操作。这个模式下JSP既是控制层，又是表现层。这种模式存在很多问题。比如：1. 将控制逻辑和表现逻辑混杂在一起，导致代码重用率低。 2.前端和后端相互依赖，难以进行测试并且开发效率极低。

Model2时代：Java Bean(Model) JSP(View) Servlet(Controller)，这种开发模式是早期的JavaWeb MVC开发模式。 Model：系统涉及的数据，即dao和bean。View：展示模型中的数据，只是用来展示。Controller：处理用户请求，发送给Model，返回数据给JSP并展示给用户。

MVC是一种非常优秀的设计模式，Spring MVC是一款很优秀的MVC框架。Spring MVC可以帮助我们进行更简洁的Web层开发，并且它天生与Spring框架集成。Spring MVC下我们一般把后端项目分为Service层(处理业务)、DAO层(数据库操作)、Entity层(实体类)、Controller层(控制层，返回数据给前台页面)。

DispatcherServlet

Spring Web模型-视图-控制(MVC)框架是围绕DispatcherServelt设计的，DispatcherServlet负责处理所有的HTTP请求和响应。Spring Web MVC DispatcherServlet请求处理的工作流程如下图所示：

图自Spring Web MVC 框架。

  • 收到一个HTTP请求后，DispatcherServlet根据HandlerMapping来选择并且调用适当的控制器。
  • 控制器接受请求，并基于使用的GET或POST方法来调用适当的Service方法。Service方法将设置基于定义的业务逻辑的模型数据，并返回视图名称到DispatcherServlet。
  • DispatcherServlet会从ViewResolver获取帮助，为请求捡取定义视图。
  • 一旦确定视图，DispatcherServlet将把模型数据传递给视图，最后呈现在浏览器中。

上面所提到的所有组件，即HandlerMapping、Controller、 ViewResolver是WebApplicationContext的一部分，而WebApplicationContext是带有一些对web应用程序必要的额外特性的ApplicationContext的扩展。

Spring MVC详细流程(重要)
  1. 客户端(浏览器)发送请求，直接请求到DispatcherServlet。
  2. DispathcerServlet根据请求信息调用HandlerMapping，解析请求对应的Handler。
  3. 解析到对应的Handler(也就是我们平时说的Controller控制器后)，开始由HandlerAdapter适配器处理。
  4. HandlerAdapter会根据Handler来调用真正的处理器处理请求，并处理相应的业务逻辑。
  5. 处理器处理完业务后，会返回一个ModelAndView对象，Model是返回的数据对象，View是逻辑上的View。
  6. ViewResolver会根据逻辑View查找实际的View。
  7. DispaterServlet把返回的Model传给View(视图渲染)。
  8. 把View返回给请求者(浏览器)。

Spring框架中用到了哪些设计模式？

工厂设计模式：Spring使用工厂模式通过BeanFactory、ApplicagtionContext创建bean对象。 代理设计模式：Spring AOP功能的实现。 单例设计模式：Spring中的Bean默认是单例的。 包装器设计模式：我们的项目需要连接多个数据库，而且不同的客户在每次访问中根据需要会访问不同的数据库。这种模式让我们可以根据客户的需求动态切换不同的数据源。 观察者模式：Spring事件驱动模型就是观察者模式很经典的一个应用。 适配器模式：SpringAOP的增强或者通知(Advice)使用了适配器模式、Spring MVC中也是用到了适配器模式适配Controller。

Spring事务

Spring管理事务的方式有几种？
  1. 编程式事务，在代码中硬编码。(不推荐使用)
  2. 声明式事务，在配置文件中配置 (推荐使用)

声明式事务分为两种：

  1. 基于XML的声明式事务
  2. 基于注解的声明式事务
Spring事务中的隔离级别有哪几种？

TranscationDefinition接口定义了五个隔离级别的常量：

  • ISOLATION_DEFAULT：使用后端数据库默认的隔离级别，mysql默认使用的是REPEATABLE_READ，Oracle默认采用的是READ_COMMITED隔离级别。
  • ISOLATION_READ_UNCOMMIT：最低的隔离级别，允许读取尚未提交的数据变更，可能会导致脏读、幻读或不可重复读。
  • ISOLATION_READ_COMMIT：允许读取并发事务已经提交的数据，可以阻止脏读，但是幻读或不可重复读仍有可能发生。
  • ISOLATION_REPEATABLE_READ：对同一字段的多次读取结果都是一致的，除非被本身事务自己修改，可以阻止脏读和不可重复读，但幻读仍有可能发生。
  • ISOLATION_SERIALIZABLE：最高的隔离级别，完全服从ACID的隔离级别。所有事务依次逐个执行，这样事务之间就完全不可能产生干扰，也就是说，该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读。这是这将严重影响程序的性能。通常也不会用到该级别。

@Transactional(rollbackFor=Exception.class)

Exception分为运行时异常RuntimeException和非运行时异常。事务管理对企业级应用来说是至关重要的，即使出现异常情况，也应该保证数据的一致性。

当@Transactional注解作用于类上时，该类的所有public方法将都具有该类型的事务属性，同时我们可以在方法级别使用该标注来覆盖类级别的定义。如果某个类或者方法加了这个注解，那么类里面的方法抛出异常，就会回滚，数据库里面的数据也会回滚。

在@Transactional注解中如果不配置rollbackFor属性，那么事务只会在遇到RuntimeException时才会回滚，加上rollbackFor=Exception.class，可以让事务在遇到非运行异常时也回滚。

异常划分 运行时异常/非运行异常 检查异常/非检查异常

RuntimeException及其子类，以及Error是非检查异常，其余都是检查异常。

RuntimeException类及其子类异常都是运行时异常，名字所示。

非运行异常指RuntimeException以外的异常，类型上都属于Exception及其子类。如果不处理，程序就不能编译通过。

参考

来自JavaGuide，百度可得最新版，这里有精简和修正以及扩充。

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