常用框架-Spring
Spring总结
- 一、什么是Spring框架
- 二、Spring 体系结构
- 三、Spring IOC&AOP
- 1.IOC（控制反转）
- 2.AOP（面向切面编程）
- 四、Spring 常用的注入方式
- 1. 构造方式注入
- 2. setter 注入
- 3. 基于注解的注入
- 五、Sping Bean的作用域
- 六、Spring 自动装配 bean 的方式
- 七、Spring 框架中的设计模式
- 八、Spring 事务
- 1.Spring 管理事务的方式
- 2.Spring 事务中的隔离级别
- 3.Spring 事务传播行为
- 4.@Transactional注解
一、什么是Spring框架
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 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 组件和 Context 组件是实现 IOC（控制反转） 和 DI（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。
- 数据访问： 事务，DAO支持，JDBC，ORM，编组XML。
- web支持： Spring MVC 和 Spring WebFlux 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。
二、Spring 体系结构
下图对应 Spring4.x 版本，目前最新的5.x版本中 web 模块的 Portlet 组件已经被废弃掉，同时增加了用于异步响应式处理的 WebFlux 组件。
- Spring Core： 基础,可以说 Spring 其他所有的功能都需要依赖于该类库。主要提供 IOC、依赖注入功能。
- Spring Aspects ： 该模块为与AspectJ的集成提供支持。
- Spring AOP ： 提供了面向切面的编程实现。
- 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。
三、Spring IOC&AOP
1.IOC（控制反转）
IOC（Inversion of Control：控制反转）是一种设计思想，就是将原本在程序中手动创建对象的控制权，交由 Spring 框架来管理。IOC 在其它语言中也有应用，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。这样可以很⼤程度上简化应用的开发，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，完全不用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，假如我们需要实例化这个Service，你可能要每次都要搞清这个 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。
举个例子：
中间位置的第三方，也就是IOC容器，使得A、B、C、D这4个对象没有了耦合关系，齿轮之间的转动全部依靠第三方，全部对象的控制权都上缴给了第三方（IOC容器），所以，IOC容器成了整个系统的关键核心，它起到了一种类似于粘合剂的作用，把系统中的所有对象粘合在一起发挥作用，如果没有这个粘合剂，对象与对象之间会彼此失去联系，这就是有人把 IOC 容器比喻成粘合剂的由来。
把上图中间的IOC容器拿掉，然后再来看看这套系统：
这时候A、B、C、D这4个对象之间已经没有了耦合关系，彼此毫无联系，这样的话，当你在实现A的时候，根本无须再去考虑B、C和D了，对象之间的依赖关系已经降低到了最低程度。所以，如果真能实现IOC容器，对于系统开发而言，这将是一件多么美好的事情，参与开发的每一成员只要实现自己的类就可以了，跟别人没有任何关系！
对比一下：
没有引入IOC容器之前：对象A依赖于对象B，那么对象A在初始化或者运行到某一点的时候，自己必须主动去创建对象B或者使用已经创建的对象B。无论是创建还是使用对象B，控制权都在自己手上。
引入IOC容器之后：对象A与对象B之间失去了直接联系，所以，当对象A运行到需要对象B的时候，IOC容器会主动创建一个对象B注入到对象A需要的地方。
对象A获得依赖对象B的过程,由主动行为变为了被动行为，控制权颠倒过来了，这就是“控制反转”这个名称的由来。
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：
2.AOP（面向切面编程）
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，并有利于未来的可拓展性和可维护性。
Spring AOP就是基于动态代理
- JDK动态代理：只能对实现了接口的类产生代理。
- Cglib动态代理（类似于Javascript第三方代理技术）：对没有实现接口的类产生代理对象。生成子类对象。
如下图所示：
当然你也可以使⽤ 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。使用 AOP 之后我们可以把⼀些通⽤功能抽象出来，在需要⽤到的地方直接使⽤即可，这样大大简化了、代码量。我们需要增加新功能时也方便，这样也提⾼了系统扩展性。日志功能、事务管理等等场景都用到了 AOP 。
Spring AOP 和 AspectJ AOP 的区别
- Spring AOP 属于运行时增强，基于代理(Proxying)。
- AspectJ 是编译时增强，基于字节码操作(Bytecode Manipulation)。
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。AspectJ 相比于 Spring AOP 功能更加强大，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，最好选择 AspectJ ，它比 Spring AOP 快很多。
四、Spring 常用的注入方式
1. 构造方式注入
在spring的配置文件中注册UserService，将UserDaoJdbc通过 constructor-arg 标签注入到UserService的某个有参数的构造方法
<!-- 注册userService -->
<bean id="userService" class="com.lyu.spring.service.impl.UserService">
<constructor-arg name="userDao" ref="userDaoJdbc"></constructor-arg>
<constructor-arg name="user" ref="user"></constructor-arg>
</bean>
<!-- 注册实体User类，用于测试 -->
<bean id="user" class="com.lyu.spring.entity.User"></bean>
<!-- 注册jdbc实现的dao -->
<bean id="userDaoJdbc" class="com.lyu.spring.dao.impl.UserDaoJdbc"></bean>
public class UserService implements IUserService {
private IUserDao userDao;
private User user;
public UserService(IUserDao userDao, User user) {
this.userDao = userDao;
this.user = user;
}
public void loginUser() {
userDao.loginUser();
}
}
2. setter 注入
<!-- 注册userService -->
<bean id="userService" class="com.lyu.spring.service.impl.UserService">
<!-- 写法一 -->
<!-- <property name="UserDao" ref="userDaoMyBatis"></property> -->
<!-- 写法二 -->
<property name="userDao" ref="userDaoMyBatis"></property>
</bean>
<!-- 注册mybatis实现的dao -->
<bean id="userDaoMyBatis" class="com.lyu.spring.dao.impl.UserDaoMyBatis"></bean>
注：上面这两种写法都可以,spring会将name值的每个单词首字母转换成大写，然后再在前面拼接上 “set” 构成一个方法名,然后去对应的类中查找该方法,通过反射调用,实现注入。
public class UserService implements IUserService {
private IUserDao userDao1;
public void setUserDao(IUserDao userDao1) {
this.userDao1 = userDao1;
}
public void loginUser() {
userDao1.loginUser();
}
}
还有一点需要注意：如果通过set方法注入属性，那么spring会通过默认的空参构造方法来实例化对象，所以如果在类中写了一个带有参数的构造方法，一定要把空参数的构造方法写上，否则spring没有办法实例化对象，导致报错。
3. 基于注解的注入
在介绍注解注入的方式前，先简单了解 bean 的一个属性 autowire，autowire 主要有三个属性值：constructor，byName，byType。
- constructor： 通过构造方法进行自动注入，Spring 会匹配与构造方法参数类型一致的 bean 进行注入，如果有一个多参数的构造方法，一个只有一个参数的构造方法，在容器中查找到多个匹配多参数构造方法的 bean，那么 Spring 会优先将 bean 注入到多参数的构造方法中。
- byName： 被注入 bean 的 id 名必须与 set 方法后半截匹配，并且 id 名称的第一个单词首字母必须小写，这一点与手动 set 注入有点不同。
- byType： 查找所有的 set 方法，将符合参数类型的 bean 注入。
（1）主要有四种注解可以注册 bean，每种注解可以任意使用，只是语义上有所差异：
- @Component： 可以用于注册所有 bean
- @Repository： 主要用于注册 dao 层的 bean
- @Controller： 主要用于注册控制层的 bean
- @Service： 主要用于注册服务层的 bean
（2）描述依赖关系主要有两种
- @Resource： java的注解，默认以byName的方式去匹配与属性名相同的bean的id，如果没有找到就会以byType的方式查找，如果byType查找到多个的话，使用@Qualifier注解（spring注解）指定某个具体名称的bean。
@Resource
@Qualifier("userDaoMyBatis")
private IUserDao userDao;
public UserService(){
}
- @Autowired： spring注解，默认是以byType的方式去匹配类型相同的bean，如果只匹配到一个，那么就直接注入该bean，无论要注入的 bean 的 name 是什么；如果匹配到多个，就会调用 DefaultListableBeanFactory 的 determineAutowireCandidate 方法来决定具体注入哪个bean。determineAutowireCandidate 方法的内容如下：
// candidateBeans 为上一步通过类型匹配到的多个bean，该 Map 中至少有两个元素。
protected String determineAutowireCandidate(Map<String, Object> candidateBeans, DependencyDescriptor descriptor) {
// requiredType 为匹配到的接口的类型
Class<?> requiredType = descriptor.getDependencyType();
// 1. 先找 Bean 上有@Primary 注解的，有则直接返回
String primaryCandidate = this.determinePrimaryCandidate(candidateBeans, requiredType);
if (primaryCandidate != null) {
return primaryCandidate;
} else {
// 2.再找 Bean 上有 @Order，@PriorityOrder 注解的，有则返回
String priorityCandidate = this.determineHighestPriorityCandidate(candidateBeans, requiredType);
if (priorityCandidate != null) {
return priorityCandidate;
} else {
Iterator var6 = candidateBeans.entrySet().iterator();
String candidateBeanName;
Object beanInstance;
do {
if (!var6.hasNext()) {
return null;
}
// 3. 再找 bean 的名称匹配的
Entry<String, Object> entry = (Entry)var6.next();
candidateBeanName = (String)entry.getKey();
beanInstance = entry.getValue();
} while(!this.resolvableDependencies.values().contains(beanInstance) && !this.matchesBeanName(candidateBeanName, descriptor.getDependencyName()));
return candidateBeanName;
}
}
}
determineAutowireCandidate 方法的逻辑是：
- 先找 Bean 上有@Primary 注解的，有则直接返回 bean 的 name。
- 再找 Bean 上有 @Order，@PriorityOrder 注解的，有则返回 bean 的 name。
- 最后再以名称匹配（ByName）的方式去查找相匹配的 bean。
可以简单的理解为先以 ByType 的方式去匹配，如果匹配到了多个再以 ByName 的方式去匹配，找到了对应的 bean 就去注入，没找到就抛出异常。
还有一点要注意：如果使用了 @Qualifier 注解，那么当自动装配匹配到多个 bean 的时候就不会进入 determineAutowireCandidate 方法（亲测），而是直接查找与 @Qualifer 指定的 bean name 相同的 bean 去注入，找到了就直接注入，没有找到则抛出异常。
tips：大家如果认真思考可能会发现 ByName 的注入方式和 @Qualifier 有点类似，都是在自动装配匹配到多个 bean 的时候，指定一个具体的 bean，那它们有什么不同呢？
ByName 的方式需要遍历，@Qualifier 直接一次定位。在匹配到多个 bean 的情况下，使用 @Qualifier 来指明具体装配的 bean 效率会更高一下。
五、Sping Bean的作用域
当通过spring容器创建一个Bean实例时，不仅可以完成Bean实例的实例化，还可以为Bean指定特定的作用域。Spring支持如下5种作用域：
- singleton： 唯一 bean 实例，Spring 中的 bean 默认都是单例的。
- 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 是能够生成语义代码（例如：HTML）片段的小型 Java Web 插件。它们基于 portlet 容器，可以像 servlet 一样处理 http 请求。但是与 servlet 不同，每个 portlet 都有不同的会话
Spring 中单例 bean 的线程安全问题
大部分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的时候，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。
常见的两种解决方法：
- 在 bean 对象中尽量避免定义可变的成员变量（不太现实）
- 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）
六、Spring 自动装配 bean 的方式
Spring 容器负责创建应用程序中的 bean 同时通过 ID 来协调这些对象之间的关系。作为开发人员，我们需要告诉 Spring 要创建哪些 bean 并且如何将其装配到一起。
- 隐式的bean发现机制和自动装配
- 在java代码或者XML中进行显示配置
七、Spring 框架中的设计模式
关于下面一些设计模式的详细介绍，可以参考文章《⾯试官：“谈谈Spring中都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 、 ApplicationContext 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 默认都是单例的。
- 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去访问不同的数据库。这种模式让我们可以根据客户的需求能够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： Spring AOP 的增强或通知(Advice)使用到了适配器模式、spring MVC 中也是用到了适配器模式适配 Controller 。
- …
八、Spring 事务
1.Spring 管理事务的方式
- 编程式事务： 在代码中硬编码。（不推荐使用）
- 声明式事务： 在配置文件中配置（推荐使用）
声明式事务又分为两种：
- 基于 XML 的声明式事务
- 基于注解的声明式事务
2.Spring 事务中的隔离级别
TransactionDefinition 接口中定义了五个表示隔离级别的常量：
-
TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT： 使用后端数据库默认的隔离级别，MySQL 默认采用的 REPEATABLE_READ隔离级别，Oracle 默认采用的 READ_COMMITTED隔离级别。
-
TransactionDefinition.ISOLATION_READ_UNCOMMITTED： 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。
-
TransactionDefinition.ISOLATION_READ_COMMITTED： 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。
-
TransactionDefinition.ISOLATION_REPEATABLE_READ： 对同⼀字段的多次读取结果都是⼀致的，除⾮数据是被本身事务自己所修改，可以阻止脏读和不可重复读，但幻读仍有可能发⽣。
-
TransactionDefinition.ISOLATION_SERIALIZABLE： 最⾼的隔离级别，完全服从ACID的隔离级别。所有的事务依次逐个执行，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。但是这将严重影响程序的性能。通常情况下也不会用到该级别。
3.Spring 事务传播行为
（1）支持当前事务的情况：
- TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED： 如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则创建⼀个新的事务。
- TransactionDefinition.PROPAGATION_SUPPORTS： 如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则以非事务的方式继续运行。
- TransactionDefinition.PROPAGATION_MANDATORY： 如果当前存在事务，则加⼊该事务；如果当前没有事务，则抛出异常。（mandatory：强制性）
（2）不支持当前事务的情况：
- TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRES_NEW： 创建⼀个新的事务，如果当前存在事务，则把当前事务挂起。
- TransactionDefinition.PROPAGATION_NOT_SUPPORTED： 以非事务方式运行，如果当前存在事务，则把当前事务挂起。
- TransactionDefinition.PROPAGATION_NEVER： 以非事务方式运行，如果当前存在事务，则抛出异常。
（3）其它情况：
- TransactionDefinition.PROPAGATION_NESTED： 如果当前存在事务，则创建⼀个事务作为当前事务的嵌套事务来运行，如果当前没有事务，则该取值等价于TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED。
4.@Transactional注解
@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
我们知道：Exception分为运行时异常RuntimeException和非运行时异常。事务管理对于企业应⽤来说是至关重要的，即使出现异常情况，它也可以保证数据的⼀致性。
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，我们也可以在方法级别使用该标注来覆盖类级别的定义。如果类或者方法加了这个注解，那么这个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,那么事物只会在遇到 RuntimeException 的时候才会回滚,加上 rollbackFor=Exception.class ,可以让事物在遇到非运行时异常时也回滚。
参考： 曲健磊、Jack方、JavaGuide面试突击