Spring基本原理和应用

Spring概述:

Spring 是一个开源框架,是为了解决企业应用程序开发复杂性而创建的。框架的主要优势之一就是其分层架构,分层架构允许您选择使用哪一个组件,同时为 J2EE 应用程序开发提供集成的框架。

Spring框架

Spring 框架是一个分层架构,由 7 个定义良好的模块组成。Spring 模块构建在核心容器之上,核心容器定义了创建、配置和管理 bean 的方式
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  • 核心容器:核心容器提供 Spring 框架的基本功能。核心容器的主要组件是BeanFactory,它是工厂模式的实现。BeanFactory 使用控制反转 (IOC) 模式将应用程序的配置和依赖性规范与实际的应用程序代码分开。
  • Spring 上下文: Spring 上下文是一个配置文件,向 Spring 框架提供上下文信息。Spring 上下文包括企业服务,例如 JNDI、EJB、电子邮件、国际化、校验和调度功能。
  • Spring AOP:通过配置管理特性,Spring AOP 模块直接将面向方面的编程功能集成到了 Spring 框架中。所以,可以很容易地使 Spring 框架管理的任何对象支持 AOP。Spring AOP 模块为基于 Spring 的应用程序中的对象提供了事务管理服务。通过使用 Spring AOP,不用依赖 EJB 组件,就可以将声明性事务管理集成到应用程序中。
  • Spring DAO: JDBC DAO 抽象层提供了有意义的异常层次结构,可用该结构来管理异常处理和不同数据库供应商抛出的错误消息。异常层次结构简化了错误处理,并且极大地降低了需要编写的异常代码数量(例如打开和关闭连接)。Spring DAO 的面向 JDBC 的异常遵从通用的 DAO 异常层次结构。
  • Spring ORM: Spring 框架插入了若干个 ORM 框架,从而提供了 ORM 的对象关系工具,其中包括 JDO、Hibernate 和 iBatis SQL Map。所有这些都遵从 Spring 的通用事务和 DAO 异常层次结构。
  • Spring Web 模块: Web 上下文模块建立在应用程序上下文模块之上,为基于 Web 的应用程序提供了上下文。所以,Spring 框架支持与 Jakarta Struts 的集成。Web 模块还简化了处理多部分请求以及将请求参数绑定到域对象的工作。
  • Spring MVC 框架: MVC 框架是一个全功能的构建 Web 应用程序的 MVC 实现。通过策略接口,MVC 框架变成为高度可配置的,MVC 容纳了大量视图技术,其中包括 JSP、Velocity、Tiles、iText 和 POI。

IOC和AOP

控制反转模式 (也称作依赖性介入)的基本概念是:不创建对象,但是描述创建它们的方式。在代码中不直接与对象和服务连接,但在配置文件中描述哪一个组件需要哪一项服务。容器 (在 Spring 框架中是 IOC 容器) 负责将这些联系在一起。
下图为IOC实现模式:
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面向方面的编程,即 AOP,是一种编程技术,它允许程序员对横切关注点或横切典型的职责分界线的行为(例如日志和事务管理)进行模块化。AOP 的核心构造是方面,它将那些影响多个类的行为封装到可重用的模块中。

IOC 容器

Spring 设计的核心是 org.springframework.beans 包,它的设计目标是与 JavaBean 组件一起使用。这个包通常不是由用户直接使用,而是由服务器将其用作其他多数功能的底层中介。下一个最高级抽象是 BeanFactory 接口,它是工厂设计模式的实现,允许通过名称创建和检索对象。BeanFactory 也可以管理对象之间的关系。

BeanFactory 支持两个对象模型。
单态 模型提供了具有特定名称的对象的共享实例,可以在查询时对其进行检索。Singleton 是默认的也是最常用的对象模型。对于无状态服务对象很理想。
原型 模型确保每次检索都会创建单独的对象。在每个用户都需要自己的对象时,原型模型最适合。

bean 工厂的概念是 Spring 作为 IOC 容器的基础。IOC 将处理事情的责任从应用程序代码转移到框架。

Spring有哪些优点?

  • 轻量级: Spring在大小和透明性方面绝对属于轻量级的,基础版本的Spring框架大约只有2MB。
  • 控制反转(IOC): Spring使用控制反转技术实现了松耦合。依赖被注入到对象,而不是创建或寻找依赖对象。
  • 面向切面编程(AOP): Spring支持面向切面编程,同时把应用的业务逻辑与系统的服务分离开来。
  • 容器: Spring包含并管理应用程序对象的配置及生命周期。
  • MVC框架: Spring的web框架是一个设计优良的web MVC框架,很好的取代了一些web框架。
  • 事务管理: Spring对下至本地业务上至全局业务(JAT)提供了统一的事务管理接口。
  • 异常处理: Spring提供一个方便的API将特定技术的异常(由JDBC, Hibernate, 或JDO抛出)转化为一致的、Unchecked异常。

Spring支持的五个作用域

  • singleton:在Spring IOC容器中仅存在一个Bean实例,Bean以单实例的方式存在。
  • prototype:一个bean可以定义多个实例。
  • request:每次HTTP请求都会创建一个新的Bean。该作用域仅适用于WebApplicationContext环境。
  • session:一个HTTP Session定义一个Bean。该作用域仅适用于WebApplicationContext环境.
  • globalSession:同一个全局HTTP Session定义一个Bean。该作用域同样仅适用于WebApplicationContext环境.

bean默认的scope属性是’singleton‘。

Spring 如何处理线程并发问题?

我们知道在一般情况下,只有无状态的Bean才可以在多线程环境下共享,在Spring中,绝大部分Bean都可以声明为singleton作用域。就是因为Spring对一些Bean(如RequestContextHolder,TransactionSynchronizationManager、LocaleContextHolder等)中非线程安全状态采用ThreadLocal进行处理,让它们也成为线程安全的状态,因为有状态的Bean就可以在多线程中共享了。
ThreadLocal和线程同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题。

在同步机制中,通过对象的锁机制保证同一时间只有一个线程访问变量。这时该变量是多个线程共享的,使用同步机制要求程序慎密地分析什么时候对变量进行读写,什么时候需要锁定某个对象,什么时候释放对象锁等繁杂的问题,程序设计和编写难度相对较大。

而ThreadLocal则从另一个角度来解决多线程的并发访问。ThreadLocal会为每一个线程提供一个独立的变量副本,从而隔离了多个线程对数据的访问冲突。因为每一个线程都拥有自己的变量副本,从而也就没有必要对该变量进行同步了。ThreadLocal提供了线程安全的共享对象,在编写多线程代码时,可以把不安全的变量封装进ThreadLocal。

由于ThreadLocal中可以持有任何类型的对象,低版本JDK所提供的get()返回的是Object对象,需要强制类型转换。但JDK5.0通过泛型很好的解决了这个问题,在一定程度地简化ThreadLocal的使用。

概括起来说,对于多线程资源共享的问题,同步机制采用了“以时间换空间”的方式,而ThreadLocal采用了“以空间换时间”的方式。前者仅提供一份变量,让不同的线程排队访问,而后者为每一个线程都提供了一份变量,因此可以同时访问而互不影响。

Spring的事务管理

事务就是对一系列的数据库操作(比如插入多条数据)进行统一的提交或回滚操作,如果插入成功,那么一起成功,如果中间有一条出现异常,那么回滚之前的所有操作。这样可以防止出现脏数据,防止数据库数据出现问题。

开发中为了避免这种情况一般都会进行事务管理。Spring中也有自己的事务管理机制,一般是使用TransactionMananger进行管 理,可以通过Spring的注入来完成此功能。spring提供了几个关于事务处理的类:

TransactionDefinition //事务属性定义

TranscationStatus //代表了当前的事务,可以提交,回滚。

PlatformTransactionManager这个是spring提供的用于管理事务的基础接口,其下有一个实现的抽象类 AbstractPlatformTransactionManager,我们使用的事务管理类例如 DataSourceTransactionManager等都是这个类的子类。

Spring AOP名词解释

  • 切面(Aspect): 一个关注点的模块化,这个关注点可能会横切多个对象。事务管理是J2EE应用中一个关于横切关注点的很好的例子。 在Spring AOP中,切面可以使用通用类(基于模式的风格) 或者在普通类中以 @Aspect 注解(@AspectJ风格)来实现。
  • 连接点(Joinpoint):在程序执行过程中某个特定的点,比如某方法调用的时候或者处理异常的时候。 在Spring AOP中,一个连接点 总是 代表一个方法的执行。 通过声明一个org.aspectj.lang.JoinPoint类型的参数可以使通知(Advice)的主体部分获得连接点信息。
  • 通知(Advice): 在切面的某个特定的连接点(Joinpoint)上执行的动作。通知有各种类型,其中包括“around”、“before”和“after”等通知。 通知的类型将在后面部分进行讨论。许多AOP框架,包括Spring,都是以拦截器做通知模型, 并维护一个以连接点为中心的拦截器链。
  • 切入点(Pointcut):匹配连接点(Joinpoint)的断言。通知和一个切入点表达式关联,并在满足这个切入点的连接点上运行(例如,当执行某个特定名称的方法时)。 切入点表达式如何和连接点匹配是AOP的核心:Spring缺省使用AspectJ切入点语法。
  • 引入(Introduction):(也被称为内部类型声明(inter-type declaration))。声明额外的方法或者某个类型的字段。 Spring允许引入新的接口(以及一个对应的实现)到任何被代理的对象。例如,你可以使用一个引入来使bean实现 IsModified 接口,以便简化缓存机制。
  • 目标对象(Target Object): 被一个或者多个切面(aspect)所通知(advise)的对象。也有人把它叫做 被通知(advised) 对象。 既然Spring AOP是通过运行时代理实现的,这个对象永远是一个 被代理(proxied) 对象。
  • AOP代理(AOP Proxy): AOP框架创建的对象,用来实现切面契约(aspect contract)(包括通知方法执行等功能)。 在Spring中,AOP代理可以是JDK动态代理或者CGLIB代理。 注意:Spring 2.0最新引入的基于模式(schema-based)风格和@AspectJ注解风格的切面声明,对于使用这些风格的用户来说,代理的创建是透明的。
  • 织入(Weaving): 把切面(aspect)连接到其它的应用程序类型或者对象上,并创建一个被通知(advised)的对象。 这些可以在编译时(例如使用AspectJ编译器),类加载时和运行时完成。 Spring和其他纯Java AOP框架一样,在运行时完成织入。

Spring体系结构:
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