Java笔记二十四——Spring开发
Spring是一个支持快速开发Java EE应用程序的框架。它提供了一系列底层容器和基础设施，并可以和大量常用的开源框架无缝集成，可以说是开发Java EE应用程序的必备。
在Spring Framework（最核心的Spring框架）基础上，又诞生了Spring Boot、Spring Cloud、Spring Data、Spring Security等一系列基于Spring Framework的项目。
Spring Framework
IoC容器
容器是一种为某种特定组件的运行提供必要支持的一个软件环境。例如，Tomcat就是一个Servlet容器，它可以为Servlet的运行提供运行环境。类似Docker这样的软件也是一个容器，它提供了必要的Linux环境以便运行一个特定的Linux进程。
使用容器运行组件，除了提供一个组件运行环境之外，容器还提供了许多底层服务。例如，Servlet容器底层实现了TCP连接，解析HTTP协议等非常复杂的服务，如果没有容器来提供这些服务，就无法编写像Servlet这样代码简单，功能强大的组件。
Spring的核心就是提供了一个IoC容器，它可以管理所有轻量级的JavaBean组件，提供的底层服务包括组件的生命周期管理、配置和组装服务、AOP支持，以及建立在AOP基础上的声明式事务服务等。
IoC原理
IoC全称Inversion of Control，直译为控制反转。
如果一个系统有大量的组件（例如在线书店，得维护图书查询、用户服务、数据库组件等等），其生命周期和相互之间的依赖关系如果由组件自身来维护，不但大大增加了系统的复杂度，而且会导致组件之间极为紧密的耦合，继而给测试和维护带来了极大的困难。
核心问题是：
- 谁负责创建组件？
- 谁负责根据依赖关系组装组件？
- 销毁时，如何按依赖顺序正确销毁？
解决这一问题的核心方案就是IoC。
传统的应用程序中，控制权在程序本身，程序的控制流程完全由开发者控制，例如：
CartServlet（购物车）创建了BookService（查书），在创建BookService的过程中，又创建了DataSource（数据库服务）组件。这种模式的缺点是，一个组件如果要使用另一个组件，必须先知道如何正确地创建它。
在IoC模式下，控制权发生了反转，即从应用程序转移到了IoC容器，所有组件不再由应用程序自己创建和配置，而是由IoC容器负责，这样，应用程序只需要直接使用已经创建好并且配置好的组件。为了能让组件在IoC容器中被“装配”出来，需要某种“注入”机制，例如，BookService自己并不会创建DataSource，而是等待外部通过setDataSource()方法来注入一个DataSource：
public class BookService {
private DataSource dataSource;
public void setDataSource(DataSource dataSource) {
this.dataSource = dataSource;
}
}
不直接new一个DataSource，而是注入一个DataSource，好处：
因此，IoC又称为依赖注入（DI：Dependency Injection），它解决了一个最主要的问题：将组件的创建+配置与组件的使用相分离，并且，由IoC容器负责管理组件的生命周期。
因为IoC容器要负责实例化所有的组件，因此，有必要告诉容器如何创建组件，以及各组件的依赖关系。一种最简单的配置是通过XML文件来实现，例如：
<beans>
<bean id="dataSource" class="HikariDataSource" />
<bean id="bookService" class="BookService">
<property name="dataSource" ref="dataSource" />
bean>
<bean id="userService" class="UserService">
<property name="dataSource" ref="dataSource" />
bean>
beans>
把id为dataSource的组件通过属性dataSource（即调用setDataSource()方法）注入到另外两个组件中。
在Spring的IoC容器中，所有组件统称为JavaBean，即配置一个组件就是配置一个Bean。
依赖注入方式
依赖注入可以通过set()方法实现。依赖注入也可以通过构造方法实现。
很多Java类都具有带参数的构造方法，如果把BookService改造为通过构造方法注入，实现代码如下：
public class BookService {
private DataSource dataSource;
public BookService(DataSource dataSource) {
this.dataSource = dataSource;
}
}
Spring的IoC容器同时支持属性注入和构造方法注入，并允许混合使用。
无侵入容器
在设计上，Spring的IoC容器是一个高度可扩展的无侵入容器。所谓无侵入，是指应用程序的组件无需实现Spring的特定接口，或者说，组件根本不知道自己在Spring的容器中运行。这种无侵入的设计有以下好处：
- 应用程序组件既可以在Spring的IoC容器中运行，也可以自己编写代码自行组装配置；
- 测试的时候并不依赖Spring容器，可单独进行测试，大大提高了开发效率。
装配Bean
使用IoC容器，使用装配好的Bean，看用户注册登录的例子：整个工程的结构如下：
首先用Maven创建工程并引入spring-context依赖：
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0modelVersion>
<groupId>com.itranswarp.learnjavagroupId>
<artifactId>spring-ioc-appcontextartifactId>
<version>1.0-SNAPSHOTversion>
<packaging>jarpackaging>
<properties>
<project.build.sourceEncoding>UTF-8project.build.sourceEncoding>
<project.reporting.outputEncoding>UTF-8project.reporting.outputEncoding>
<maven.compiler.source>11maven.compiler.source>
<maven.compiler.target>11maven.compiler.target>
<java.version>11java.version>
<spring.version>5.2.3.RELEASEspring.version>
properties>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframeworkgroupId>
<artifactId>spring-contextartifactId>
<version>${spring.version}version>
dependency>
dependencies>
project>
编写一个MailService，用于在用户登录和注册成功后发送邮件通知：
public class MailService {
private ZoneId zoneId = ZoneId.systemDefault();
public void setZoneId(ZoneId zoneId) {
this.zoneId = zoneId;
}
public String getTime() {
return ZonedDateTime.now(this.zoneId).format(DateTimeFormatter.ISO_ZONED_DATE_TIME);
}
public void sendLoginMail(User user) {
System.err.println(String.format("Hi, %s! You are logged in at %s", user.getName(), getTime()));
}
public void sendRegistrationMail(User user) {
System.err.println(String.format("Welcome, %s!", user.getName()));
}
}
再编写一个UserService，实现用户注册和登录：
public class UserService {
private MailService mailService;
//UserService通过setMailService()注入了一个MailService。
public void setMailService(MailService mailService) {
this.mailService = mailService;
}
private List<User> users = new ArrayList<>(List.of( // users:
new User(1, "[email protected]", "password", "Bob"), // bob
new User(2, "[email protected]", "password", "Alice"), // alice
new User(3, "[email protected]", "password", "Tom"))); // tom
public User login(String email, String password) {
for (User user : users) {
if (user.getEmail().equalsIgnoreCase(email) && user.getPassword().equals(password)) {
mailService.sendLoginMail(user);
return user;
}
}
throw new RuntimeException("login failed.");
}
public User getUser(long id) {
return this.users.stream().filter(user -> user.getId() == id).findFirst().orElseThrow();
}
public User register(String email, String password, String name) {
users.forEach((user) -> {
if (user.getEmail().equalsIgnoreCase(email)) {
throw new RuntimeException("email exist.");
}
});
//创建用户需要ID(+1),email,password,name
User user = new User(users.stream().mapToLong(u -> u.getId()).max().getAsLong() + 1, email, password, name);
users.add(user);
mailService.sendRegistrationMail(user);
return user;
}
}
编写一个特定的application.xml配置文件，告诉Spring的IoC容器应该如何创建并组装Bean：
<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
https://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
<bean id="userService" class="com.itranswarp.learnjava.service.UserService">
<property name="mailService" ref="mailService" />
bean>
<bean id="mailService" class="com.itranswarp.learnjava.service.MailService" />
beans>
只关注两个
把上述XML配置文件用Java代码写出来，就像这样：
UserService userService = new UserService();
MailService mailService = new MailService();
userService.setMailService(mailService);
只不过Spring容器是通过读取XML文件后使用反射完成的。
如果注入的不是Bean，而是boolean、int、String这样的数据类型，则通过value注入，例如，创建一个HikariDataSource：
<bean id="dataSource" class="com.zaxxer.hikari.HikariDataSource">
<property name="jdbcUrl" value="jdbc:mysql://localhost:3306/test" />
<property name="username" value="root" />
<property name="password" value="password" />
<property name="maximumPoolSize" value="10" />
<property name="autoCommit" value="true" />
bean>
最后一步，创建一个Spring的IoC容器实例，然后加载配置文件，让Spring容器创建并装配好配置文件中指定的所有Bean，只需要一行代码：ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("application.xml");
接下来，就可以从Spring容器中“取出”装配好的Bean然后使用它：
// 获取Bean:不再通过new的方式
UserService userService = context.getBean(UserService.class);
// 正常调用:
User user = userService.login("[email protected]", "password");
完整的main()方法如下：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("application.xml");
UserService userService = context.getBean(UserService.class);
User user = userService.login("[email protected]", "password");
System.out.println(user.getName());
}
}
ApplicationContext
Spring容器就是ApplicationContext，它是一个接口，有很多实现类，选择ClassPathXmlApplicationContext，表示它会自动从classpath中查找指定的XML配置文件。
获得了ApplicationContext的实例，就获得了IoC容器的引用。从ApplicationContext中可以根据Bean的ID获取Bean，但更多的时候根据Bean的类型获取Bean的引用：UserService userService = context.getBean(UserService.class);
Spring还提供另一种IoC容器叫BeanFactory，使用方式和ApplicationContext类似：
BeanFactory factory = new XmlBeanFactory(new ClassPathResource("application.xml"));
MailService mailService = factory.getBean(MailService.class);
BeanFactory和ApplicationContext的区别在于，BeanFactory的实现是按需创建，即第一次获取Bean时才创建这个Bean，而ApplicationContext会一次性创建所有的Bean。实际上，ApplicationContext接口是从BeanFactory接口继承而来的，并且，ApplicationContext提供了一些额外的功能，包括国际化支持、事件和通知机制等。通常情况下，我们总是使用ApplicationContext，很少会考虑使用BeanFactory。
使用Annotation配置
使用Spring的IoC容器，就是通过XML这样的配置文件把Bean的依赖关系描述出来然后让容器创建并且装配Bean。容器初始化完毕后，直接从容器中获取Bean并使用。优点是Bean一目了然，依赖关系清晰，缺点是写起来繁琐，增加新组件就要配置XML。更简单的方式：使用Annotation配置，完全不需要XML，让Spring自动扫描Bean并组装它们。
删除XML配置文件，然后，给UserService和MailService添加几个注解。首先给MailService添加一个@Component注解：
@Component
public class MailService {
...
}
@Component注解就相当于定义了一个Bean，它有一个可选的名称，默认是mailService，即小写开头的类名。
然后给UserService添加一个@Component注解和一个@Autowired注解：
@Component
public class UserService {
@Autowired
MailService mailService;
...
}
使用@Autowired就相当于把指定类型的Bean注入到指定的字段中。和XML配置相比，@Autowired大幅简化了注入，因为它不但可以写在set()方法上，还可以直接写在字段上，甚至可以写在构造方法中：
@Component
public class UserService {
MailService mailService;
public UserService(@Autowired MailService mailService) {
this.mailService = mailService;
}
...
}
一般把@Autowired写在字段上，通常使用package权限的字段，便于测试。
最后，编写一个AppConfig类启动容器：
@Configuration
@ComponentScan
public class AppConfig {
public static void main(String[] args) {
ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
UserService userService = context.getBean(UserService.class);
User user = userService.login("[email protected]", "password");
System.out.println(user.getName());
}
}
除了main()方法外，AppConfig标注了@Configuration，表示它是一个配置类，因为我们创建ApplicationContext时：ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);使用的实现类是AnnotationConfigApplicationContext，必须传入一个标注了@Configuration的类名。
此外，AppConfig还标注了**@ComponentScan**，它告诉容器，自动搜索当前类所在的包以及子包，把所有标注为@Component的Bean自动创建出来，并根据@Autowired进行装配。
使用@ComponentScan非常方便，但是，我们也要特别注意包的层次结构。通常来说，启动配置AppConfig位于自定义的顶层包（例如com.itranswarp.learnjava），其他Bean按类别放入子包。
定制Bean
Scope
对于Spring容器来说，当我们把一个Bean标记为@Component后，它就会自动为我们创建一个单例（Singleton），即容器初始化时创建Bean，容器关闭前销毁Bean。在容器运行期间，调用getBean(Class)获取到的Bean总是同一个实例。
还有一种Bean，每次调用getBean(Class)，容器都返回一个新的实例，这种Bean称为Prototype（原型），它的生命周期显然和Singleton不同。声明一个Prototype的Bean时，需要添加一个额外的@Scope注解：
@Component
@Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE) // @Scope("prototype")
public class MailSession {
...
}
注入List
经常会有一系列接口相同，不同实现类的Bean。例如，注册用户时，我们要对email、password和name这3个变量进行验证。为了便于扩展，我们先定义验证接口：
public interface Validator {
void validate(String email, String password, String name);
}
然后，分别使用3个Validator对用户参数进行验证：
@Component
public class EmailValidator implements Validator {
public void validate(String email, String password, String name) {
if (!email.matches("^[a-z0-9]+\\@[a-z0-9]+\\.[a-z]{2,10}$")) {
throw new IllegalArgumentException("invalid email: " + email);
}
}
}
@Component
public class PasswordValidator implements Validator {
public void validate(String email, String password, String name) {
if (!password.matches("^.{6,20}$")) {
throw new IllegalArgumentException("invalid password");
}
}
}
@Component
public class NameValidator implements Validator {
public void validate(String email, String password, String name) {
if (name == null || name.isBlank() || name.length() > 20) {
throw new IllegalArgumentException("invalid name: " + name);
}
}
}
最后通过一个Validators作为入口进行验证：
@Component
public class Validators {
@Autowired
List<Validator> validators;
public void validate(String email, String password, String name) {
for (var validator : this.validators) {
validator.validate(email, password, name);
}
}
}
注意到Validators被注入了一个List
Spring是通过扫描classpath获取到所有的Bean，而List是有序的，要指定List中Bean的顺序，可以加上@Order注解：
@Component
@Order(1)
public class EmailValidator implements Validator {
...
}
@Component
@Order(2)
public class PasswordValidator implements Validator {
...
}
@Component
@Order(3)
public class NameValidator implements Validator {
...
}
可选注入
标记了一个@Autowired后，Spring如果没有找到对应类型的Bean，它会抛出NoSuchBeanDefinitionException异常。
可以给@Autowired增加一个required = false的参数：告诉Spring容器，如果找到一个类型为ZoneId的Bean，就注入，如果找不到，就忽略。这种方式非常适合有定义就使用定义，没有就使用默认值的情况。
@Component
public class MailService {
@Autowired(required = false)
ZoneId zoneId = ZoneId.systemDefault();
...
}
创建第三方Bean
如果一个Bean不在我们自己的package管理之内，例如ZoneId，如何创建它？
自己在@Configuration类中编写一个Java方法创建并返回它，注意给方法标记一个@Bean注解：
@Configuration
@ComponentScan
public class AppConfig {
// 创建一个Bean:
@Bean
ZoneId createZoneId() {
return ZoneId.of("Z");
}
}
Spring对标记为@Bean的方法只调用一次，因此返回的Bean仍然是单例。
初始化和销毁
一个Bean在注入必要的依赖后，需要进行初始化（监听消息等）。在容器关闭时，有时候还需要清理资源（关闭连接池等）。通常会定义一个init()方法进行初始化，定义一个shutdown()方法进行清理，然后，引入JSR-250定义的Annotation：
<dependency>
<groupId>javax.annotationgroupId>
<artifactId>javax.annotation-apiartifactId>
<version>1.3.2version>
dependency>
在Bean的初始化和清理方法上标记@PostConstruct和@PreDestroy：
@Component
public class MailService {
@Autowired(required = false)
ZoneId zoneId = ZoneId.systemDefault();
@PostConstruct
public void init() {
System.out.println("Init mail service with zoneId = " + this.zoneId);
}
@PreDestroy
public void shutdown() {
System.out.println("Shutdown mail service");
}
}
而销毁时，容器会首先调用标记有**@PreDestroy的shutdown()**方法。
Spring只根据Annotation查找无参数方法，对方法名不作要求。
使用别名
默认情况下，对一种类型的Bean，容器只创建一个实例。有些时候需要对一种类型的Bean创建多个实例。例如，同时连接多个数据库，就必须创建多个DataSource实例。
如果在@Configuration类中创建了多个同类型的Bean，需要给每个Bean添加不同的名字：
@Configuration
@ComponentScan
public class AppConfig {
@Bean("z")
ZoneId createZoneOfZ() {
return ZoneId.of("Z");
}
@Bean
@Qualifier("utc8")
ZoneId createZoneOfUTC8() {
return ZoneId.of("UTC+08:00");
}
}
可以用@Bean(“name”)指定别名，也可以用@Bean+@Qualifier(“name”)指定别名。存在多个同类型的Bean时，注入时要指定Bean的名称：
@Component
public class MailService {
@Autowired(required = false)
@Qualifier("z") // 指定注入名称为"z"的ZoneId
ZoneId zoneId = ZoneId.systemDefault();
...
}
也可以把其中某个Bean指定为@Primary：
@Configuration
@ComponentScan
public class AppConfig {
@Bean
@Primary // 指定为主要Bean
@Qualifier("z")
ZoneId createZoneOfZ() {
return ZoneId.of("Z");
}
@Bean
@Qualifier("utc8")
ZoneId createZoneOfUTC8() {
return ZoneId.of("UTC+08:00");
}
}
这样，在注入时，如果没有指出Bean的名字，Spring会注入标记有@Primary的Bean。这种方式也很常用。例如，对于主从两个数据源，通常将主数据源定义为@Primary。
使用FactoryBean
Spring也提供了工厂模式，允许定义一个工厂，然后由工厂创建真正的Bean。
用工厂模式创建Bean需要实现FactoryBean接口。观察下面的代码：
@Component
public class ZoneIdFactoryBean implements FactoryBean<ZoneId> {
String zone = "Z";
@Override
public ZoneId getObject() throws Exception {
return ZoneId.of(zone);
}
@Override
public Class<?> getObjectType() {
return ZoneId.class;
}
}
当一个Bean实现了FactoryBean接口后，Spring会先实例化这个工厂，然后调用getObject()创建真正的Bean。getObjectType()可以指定创建的Bean的类型，指定类型不一定与实际类型一致，可以是接口或抽象类。
因此，如果定义了一个FactoryBean，要注意Spring创建的Bean实际上是这个FactoryBean的getObject()方法返回的Bean。为了和普通Bean区分，我们通常都以XxxFactoryBean命名。
使用Resource
在Java程序中，经常会读取配置文件、资源文件等。使用Spring容器时，可以把“文件”注入进来，方便程序读取。
例如，AppService需要读取logo.txt这个文件，为了定位文件，打开InputStream需要编写复杂的代码。
但是Spring提供了一个org.springframework.core.io.Resource（注意不是javax.annotation.Resource），可以像String、int一样使用@Value注入：
@Component
public class AppService {
@Value("classpath:/logo.txt")
private Resource resource;
private String logo;
@PostConstruct
public void init() throws IOException {
try (var reader = new BufferedReader(
new InputStreamReader(resource.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8))) {
this.logo = reader.lines().collect(Collectors.joining("\n"));
}
}
}
注入Resource最常用的方式是通过classpath，即类似classpath:/logo.txt表示在classpath中搜索logo.txt文件，然后，我们直接调用Resource.getInputStream()就可以获取到输入流，避免了自己搜索文件的代码。
也可以直接指定文件的路径（使用classpath是最简单的方式），例如：
@Value("file:/path/to/logo.txt") private Resource resource;
使用Maven的标准目录结构，所有资源文件放入src/main/resources即可。
注入配置
在开发应用程序时，经常需要读取配置文件。最常用的配置方法是以key=value的形式写在.properties文件中。
例如，MailService根据配置的app.zone=Asia/Shanghai来决定使用哪个时区。要读取配置文件，我们可以使用上一节讲到的Resource来读取位于classpath下的一个app.properties文件。但是，这样仍然比较繁琐。
Spring容器还提供了一个更简单的@PropertySource来自动读取配置文件。我们只需要在@Configuration配置类上再添加一个注解：
@Configuration
@ComponentScan
@PropertySource("app.properties") // 表示读取classpath的app.properties
public class AppConfig {
@Value("${app.zone:Z}")
String zoneId;
@Bean
ZoneId createZoneId() {
return ZoneId.of(zoneId);
}
}
Spring容器看到@PropertySource(“app.properties”)注解后，自动读取这个配置文件，然后，我们使用@Value正常注入。
还可以把注入的注解写到方法参数中：
@Bean
ZoneId createZoneId(@Value("${app.zone:Z}") String zoneId) {
return ZoneId.of(zoneId);
}
先使用@PropertySource读取配置文件，然后通过@Value以${key:defaultValue}的形式注入，可以极大地简化读取配置的麻烦。
另一种注入配置的方式是先通过一个简单的JavaBean持有所有的配置，例如，一个SmtpConfig：
@Component
public class SmtpConfig {
@Value("${smtp.host}")
private String host;
@Value("${smtp.port:25}")
private int port;
public String getHost() {
return host;
}
public int getPort() {
return port;
}
}
然后，在需要读取的地方，使用#{smtpConfig.host}注入：
@Component
public class MailService {
@Value("#{smtpConfig.host}")
private String smtpHost;
@Value("#{smtpConfig.port}")
private int smtpPort;
}
注意观察**#{ }这种注入语法，它和${key}**不同的是，#{}表示从JavaBean读取属性。"#{smtpConfig.host}"的意思是，从名称为smtpConfig的Bean读取host属性，即调用getHost()方法。一个Class名为SmtpConfig的Bean，它在Spring容器中的默认名称就是smtpConfig，除非用@Qualifier指定了名称。
使用一个独立的JavaBean持有所有属性，然后在其他Bean中以#{bean.property}注入的好处是，多个Bean都可以引用同一个Bean的某个属性。例如，如果SmtpConfig决定从数据库中读取相关配置项，那么MailService注入的@Value("#{smtpConfig.host}")仍然可以不修改正常运行。
使用条件装配
开发应用程序时，会使用开发环境，例如，使用内存数据库以便快速启动。而运行在生产环境时，我们会使用生产环境，例如，使用MySQL数据库。如果应用程序可以根据自身的环境做一些适配，无疑会更加灵活。
Spring为应用程序准备了Profile这一概念，用来表示不同的环境。例如，分别定义开发、测试和生产这3个环境：native、test、production。
创建某个Bean时，Spring容器可以根据注解@Profile来决定是否创建。例如，以下配置：
@Configuration
@ComponentScan
public class AppConfig {
@Bean
@Profile("!test")
ZoneId createZoneId() {
return ZoneId.systemDefault();
}
@Bean
@Profile("test")
ZoneId createZoneIdForTest() {
return ZoneId.of("America/New_York");
}
}
如果当前的Profile设置为test，则Spring容器会调用createZoneIdForTest()创建ZoneId，否则，调用createZoneId()创建ZoneId。注意到@Profile("!test")表示非test环境。在运行程序时，加上JVM参数-Dspring.profiles.active=test就可以指定以test环境启动。
实际上，Spring允许指定多个Profile，例如：-Dspring.profiles.active=test,master可以表示test环境，并使用master分支代码。
要满足多个Profile条件，可以这样写：
@Bean
@Profile({
"test", "master" }) // 同时满足test和master
ZoneId createZoneId() {
...
}
使用Conditional
除了根据@Profile条件来决定是否创建某个Bean外，Spring还可以根据@Conditional决定是否创建某个Bean。
例如，我们对SmtpMailService添加如下注解：
@Component
@Conditional(OnSmtpEnvCondition.class)
public class SmtpMailService implements MailService {
...
}
如果满足OnSmtpEnvCondition的条件，才会创建SmtpMailService这个Bean。OnSmtpEnvCondition的条件如下：
public class OnSmtpEnvCondition implements Condition {
public boolean matches(ConditionContext context, AnnotatedTypeMetadata metadata) {
return "true".equalsIgnoreCase(System.getenv("smtp"));
}
}
OnSmtpEnvCondition的条件是存在环境变量smtp，值为true。这样，我们就可以通过环境变量来控制是否创建SmtpMailService。
Spring只提供了@Conditional注解，具体判断逻辑还需要我们自己实现。Spring Boot提供了更多使用起来更简单的条件注解，例如，如果配置文件中存在app.smtp=true，则创建MailService：
@Component
@ConditionalOnProperty(name="app.smtp", havingValue="true")
public class MailService {
...
}
如果当前classpath中存在类javax.mail.Transport，则创建MailService：
@Component
@ConditionalOnClass(name = "javax.mail.Transport")
public class MailService {
...
}
以文件存储为例，假设需要保存用户上传的头像，并返回存储路径，在本地开发运行时，总是存储到文件：
@Component
@ConditionalOnProperty(name = "app.storage", havingValue = "file", matchIfMissing = true)
public class FileUploader implements Uploader {
...
}
在生产环境运行时，我们会把文件存储到类似AWS S3上：
@Component
@ConditionalOnProperty(name = "app.storage", havingValue = "s3")
public class S3Uploader implements Uploader {
...
}
其他需要存储的服务则注入Uploader：
@Component
public class UserImageService {
@Autowired
Uploader uploader;
}
当应用程序检测到配置文件存在app.storage=s3时，自动使用S3Uploader，如果存在配置app.storage=file，或者配置app.storage不存在，则使用FileUploader。
可见，使用条件注解，能更灵活地装配Bean。
使用AOP
AOP是Aspect Oriented Programming，即面向切面编程。
OOP：Object Oriented Programming，OOP：面向对象编程的模式。
对于安全检查、日志、事务等代码，它们会重复出现在每个业务方法中。使用OOP，我们很难将这些四处分散的代码模块化。
考察业务模型可以发现，BookService关系的是自身的核心逻辑，但整个系统还要求关注安全检查、日志、事务等功能，这些功能实际上“横跨”多个业务方法，为了实现这些功能，不得不在每个业务方法上重复编写代码。
一种可行的方式是使用Proxy模式，将某个功能，例如，权限检查，放入Proxy中。这种方式的缺点是比较麻烦，必须先抽取接口，然后，针对每个方法实现Proxy。
另一种方法是，既然SecurityCheckBookService的代码都是标准的Proxy样板代码，不如把权限检查视作一种切面（Aspect），把日志、事务也视为切面，然后，以某种自动化的方式，把切面织入到核心逻辑中，实现Proxy模式。
然后，以某种方式，让框架来把上述3个Aspect以Proxy的方式“织入”到BookService中，这样一来，就不必编写复杂而冗长的Proxy模式。
AOP原理
AOP需要解决如何把切面织入到核心逻辑中。如果客户端获得了BookService的引用，当调用bookService.createBook()时，如何对调用方法进行拦截，并在拦截前后进行安全检查、日志、事务等处理，就相当于完成了所有业务功能。
最简单的方式是第三种，Spring的AOP实现就是基于JVM的动态代理。由于JVM的动态代理要求必须实现接口，如果一个普通类没有业务接口，就需要通过CGLIB或者Javassist这些第三方库实现。
AOP技术看上去比较神秘，但实际上，它本质就是一个动态代理，让我们把一些常用功能如权限检查、日志、事务等，从每个业务方法中剥离出来。
AOP对于解决特定问题，例如事务管理非常有用，这是因为分散在各处的事务代码几乎是完全相同的，并且它们需要的参数（JDBC的Connection）也是固定的。另一些特定问题，如日志，就不那么容易实现，因为日志虽然简单，但打印日志的时候，经常需要捕获局部变量，如果使用AOP实现日志，只能输出固定格式的日志，因此，使用AOP时，必须适合特定的场景。
装配AOP
AOP本质上只是一种代理模式的实现方式，在Spring的容器中实现AOP特别方便。
以UserService和MailService为例，这两个属于核心业务逻辑，给UserService的每个业务方法执行前添加日志，给MailService的每个业务方法执行前后添加日志，在Spring中，需要以下步骤：
首先，通过Maven引入Spring对AOP的支持：
<dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-aspects</artifactId>
<version>${
spring.version}</version>
</dependency>
上述依赖会自动引入AspectJ，使用AspectJ实现AOP比较方便，因为它的定义比较简单。
然后，我们定义一个LoggingAspect：
@Aspect
@Component
public class LoggingAspect {
// 在执行UserService的每个方法前执行:
@Before("execution(public * com.itranswarp.learnjava.service.UserService.*(..))")
public void doAccessCheck() {
System.err.println("[Before] do access check...");
}
// 在执行MailService的每个方法前后执行:
@Around("execution(public * com.itranswarp.learnjava.service.MailService.*(..))")
public Object doLogging(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
System.err.println("[Around] start " + pjp.getSignature());
Object retVal = pjp.proceed();
System.err.println("[Around] done " + pjp.getSignature());
return retVal;
}
}
doAccessCheck()方法，定义了一个@Before注解，后面的字符串是告诉AspectJ应该在何处执行该方法，意思是：执行UserService的每个public方法前执行doAccessCheck()代码。
观察doLogging()方法，定义了一个@Around注解，它和@Before不同，@Around可以决定是否执行目标方法，因此在doLogging()内部先打印日志，再调用方法，最后打印日志后返回结果。
在LoggingAspect类的声明处，除了用@Component表示它本身也是一个Bean外，再加上@Aspect注解，表示它的@Before标注的方法需要注入到UserService的每个public方法执行前，@Around标注的方法需要注入到MailService的每个public方法执行前后。
紧接着，我们需要给@Configuration类加上一个@EnableAspectJAutoProxy注解：
@Configuration
@ComponentScan
@EnableAspectJAutoProxy
public class AppConfig {
...
}
Spring的IoC容器看到这个注解，就会自动查找带有@Aspect的Bean，然后根据每个方法的@Before、@Around等注解把AOP注入到特定的Bean中。
使用AOP非常简单，一共需要三步：
- 定义执行方法，并在方法上通过AspectJ的注解告诉Spring应该在何处调用此方法；
- 标记@Component和@Aspect；
- 在@Configuration类上标注@EnableAspectJAutoProxy。
拦截器类型
小结
在Spring容器中使用AOP非常简单，只需要定义执行方法，并用AspectJ的注解标注应该在何处触发并执行。
Spring通过CGLIB动态创建子类等方式来实现AOP代理模式，大大简化了代码。
使用注解装配AOP
使用AspectJ的注解，并配合一个复杂的execution(* xxx.Xyz.*(…))语法来定义应该如何装配AOP。在实际项目中，这种写法很少使用。假设写了一个SecurityAspect：
@Aspect
@Component
public class SecurityAspect {
@Before("execution(public * com.itranswarp.learnjava.service.*.*(..))")
public void check() {
if (SecurityContext.getCurrentUser() == null) {
throw new RuntimeException("check failed");
}
}
}
基本能实现无差别全覆盖，即某个包下面的所有Bean的所有方法都会被这个check()方法拦截。
用方法名前缀进行拦截：——这种方法很不可取
@Around("execution(public * update*(..))")
public Object doLogging(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
// 对update开头的方法切换数据源:
String old = setCurrentDataSource("master");
Object retVal = pjp.proceed();
restoreCurrentDataSource(old);
return retVal;
}
在使用AOP时，要注意到虽然Spring容器可以把指定的方法通过AOP规则装配到指定的Bean的指定方法前后，但是，如果自动装配时，因为不恰当的范围，容易导致意想不到的结果，即很多不需要AOP代理的Bean也被自动代理了，并且，后续新增的Bean，如果不清楚现有的AOP装配规则，容易被强迫装配。
使用AOP时，被装配的Bean最好自己能清清楚楚地知道自己被安排了。例如，Spring提供的@Transactional就是一个非常好的例子。如果我们自己写的Bean希望在一个数据库事务中被调用，就标注上@Transactional：
@Component
public class UserService {
// 有事务:
@Transactional
public User createUser(String name) {
...
}
// 无事务:
public boolean isValidName(String name) {
...
}
// 有事务:
@Transactional
public void updateUser(User user) {
...
}
}
或者直接在class级别注解，表示“所有public方法都被安排了”：
@Component
@Transactional
public class UserService {
...
}
通过@Transactional，某个方法是否启用了事务就一清二楚了。因此，装配AOP的时候，使用注解是最好的方式。
以一个实际例子演示如何使用注解实现AOP装配。为了监控应用程序的性能，我们定义一个性能监控的注解：
@Target(METHOD)
@Retention(RUNTIME)
public @interface MetricTime {
String value();
}
在需要被监控的关键方法上标注该注解：
@Component
public class UserService {
// 监控register()方法性能:
@MetricTime("register")
public User register(String email, String password, String name) {
...
}
...
}
定义MetricAspect：
@Aspect
@Component
public class MetricAspect {
@Around("@annotation(metricTime)")
public Object metric(ProceedingJoinPoint joinPoint, MetricTime metricTime) throws Throwable {
String name = metricTime.value();
long start = System.currentTimeMillis();
try {
return joinPoint.proceed();
} finally {
long t = System.currentTimeMillis() - start;
// 写入日志或发送至JMX:
System.err.println("[Metrics] " + name + ": " + t + "ms");
}
}
}
注意metric()方法标注了@Around("@annotation(metricTime)")，它的意思是，符合条件的目标方法是带有@MetricTime注解的方法，因为metric()方法参数类型是MetricTime（注意参数名是metricTime不是MetricTime），我们通过它获取性能监控的名称。
有了@MetricTime注解，再配合MetricAspect，任何Bean，只要方法标注了@MetricTime注解，就可以自动实现性能监控。
AOP避坑指南（没学好）
无论是使用AspectJ语法，还是配合Annotation，使用AOP，实际上就是让Spring自动为我们创建一个Proxy，使得调用方能无感知地调用指定方法，但运行期却动态“织入”了其他逻辑，因此，AOP本质上就是一个代理模式。
Spring使用了CGLIB来实现运行期动态创建Proxy，如果我们没能深入理解其运行原理和实现机制，就极有可能遇到各种诡异的问题。
访问数据库
使用JDBC
Java程序使用JDBC接口访问关系数据库需要以下几步：
- 创建全局DataSource实例，表示数据库连接池；
- 在需要读写数据库的方法内部，按如下步骤访问数据库：
从全局DataSource实例获取Connection实例；
通过Connection实例创建PreparedStatement实例；
执行SQL语句，如果是查询，则通过ResultSet读取结果集，如果是修改，则获得int结果。
正确编写JDBC代码的关键是使用try … finally释放资源，涉及到事务的代码需要正确提交或回滚事务。
在Spring使用JDBC，首先通过IoC容器创建并管理一个DataSource实例，然后使用JdbcTemplate操作JDBC。因此，通常情况下，会实例化一个JdbcTemplate。
编写示例代码或者测试代码时，我们强烈推荐使用HSQLDB这个数据库，它是一个用Java编写的关系数据库，可以以内存模式或者文件模式运行，本身只有一个jar包，非常适合演示代码或者测试代码。
以实际工程为例，先创建Maven工程spring-data-jdbc，然后引入以下依赖：
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframeworkgroupId>
<artifactId>spring-contextartifactId>
<version>5.2.0.RELEASEversion>
dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframeworkgroupId>
<artifactId>spring-jdbcartifactId>
<version>5.2.0.RELEASEversion>
dependency>
<dependency>
<groupId>javax.annotationgroupId>
<artifactId>javax.annotation-apiartifactId>
<version>1.3.2version>
dependency>
<dependency>
<groupId>com.zaxxergroupId>
<artifactId>HikariCPartifactId>
<version>3.4.2version>
dependency>
<dependency>
<groupId>org.hsqldbgroupId>
<artifactId>hsqldbartifactId>
<version>2.5.0version>
dependency>
dependencies>
在AppConfig中，需要创建以下几个必须的Bean：
@Configuration
@ComponentScan
@PropertySource("jdbc.properties")
public class AppConfig {
@Value("${jdbc.url}")
String jdbcUrl;
@Value("${jdbc.username}")
String jdbcUsername;
@Value("${jdbc.password}")
String jdbcPassword;
@Bean
DataSource createDataSource() {
HikariConfig config = new HikariConfig();
config.setJdbcUrl(jdbcUrl);
config.setUsername(jdbcUsername);
config.setPassword(jdbcPassword);
config.addDataSourceProperty("autoCommit", "true");
config.addDataSourceProperty("connectionTimeout", "5");
config.addDataSourceProperty("idleTimeout", "60");
return new HikariDataSource(config);
}
@Bean
JdbcTemplate createJdbcTemplate(@Autowired DataSource dataSource) {
return new JdbcTemplate(dataSource);
}
}
在上述配置中：
- 通过@PropertySource(“jdbc.properties”)读取数据库配置文件；
- 通过@Value("${jdbc.url}")注入配置文件的相关配置；
- 创建一个DataSource实例，它的实际类型是HikariDataSource，创建时需要用到注入的配置；
- 创建一个JdbcTemplate实例，它需要注入DataSource，这是通过方法参数完成注入的。
最后，针对HSQLDB写一个配置文件jdbc.properties：
# 数据库文件名为testdb:
jdbc.url=jdbc:hsqldb:file:testdb
# Hsqldb默认的用户名是sa，口令是空字符串:
jdbc.username=sa
jdbc.password=
可以通过HSQLDB自带的工具来初始化数据库表，写一个Bean，在Spring容器启动时自动创建一个users表：
@Component
public class DatabaseInitializer {
@Autowired
JdbcTemplate jdbcTemplate;
@PostConstruct
public void init() {
jdbcTemplate.update("CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (" //
+ "id BIGINT IDENTITY NOT NULL PRIMARY KEY, " //
+ "email VARCHAR(100) NOT NULL, " //
+ "password VARCHAR(100) NOT NULL, " //
+ "name VARCHAR(100) NOT NULL, " //
+ "UNIQUE (email))");
}
}
准备工作都已完毕。只需要在需要访问数据库的Bean中，注入JdbcTemplate即可：
@Component
public class UserService {
@Autowired
JdbcTemplate jdbcTemplate;
...
}
JdbcTemplate的用法
Spring提供的JdbcTemplate采用Template模式，提供了一系列以回调为特点的工具方法，目的是避免繁琐的try…catch语句。
以具体的示例来说明JdbcTemplate的用法。
T execute(ConnectionCallback方法，它提供了Jdbc的Connection供我们使用：
public User getUserById(long id) {
// 注意传入的是ConnectionCallback:
return jdbcTemplate.execute((Connection conn) -> {
// 可以直接使用conn实例，不要释放它，回调结束后JdbcTemplate自动释放:
// 在内部手动创建的PreparedStatement、ResultSet必须用try(...)释放:
try (var ps = conn.prepareStatement("SELECT * FROM users WHERE id = ?")) {
ps.setObject(1, id);
try (var rs = ps.executeQuery()) {
if (rs.next()) {
return new User( // new User object:
rs.getLong("id"), // id
rs.getString("email"), // email
rs.getString("password"), // password
rs.getString("name")); // name
}
throw new RuntimeException("user not found by id.");
}
}
});
}
上述回调方法允许获取Connection，然后做任何基于Connection的操作。
再看T execute(String sql, PreparedStatementCallback的用法：
public User getUserByName(String name) {
// 需要传入SQL语句，以及PreparedStatementCallback:
return jdbcTemplate.execute("SELECT * FROM users WHERE name = ?", (PreparedStatement ps) -> {
// PreparedStatement实例已经由JdbcTemplate创建，并在回调后自动释放:
ps.setObject(1, name);
try (var rs = ps.executeQuery()) {
if (rs.next()) {
return new User( // new User object:
rs.getLong("id"), // id
rs.getString("email"), // email
rs.getString("password"), // password
rs.getString("name")); // name
}
throw new RuntimeException("user not found by id.");
}
});
}
看T queryForObject(String sql, Object[] args, RowMapper方法：
public User getUserByEmail(String email) {
// 传入SQL，参数和RowMapper实例:
return jdbcTemplate.queryForObject("SELECT * FROM users WHERE email = ?", new Object[] {
email },
(ResultSet rs, int rowNum) -> {
// 将ResultSet的当前行映射为一个JavaBean:
return new User( // new User object:
rs.getLong("id"), // id
rs.getString("email"), // email
rs.getString("password"), // password
rs.getString("name")); // name
});
}
在queryForObject()方法中，传入SQL以及SQL参数后，JdbcTemplate会自动创建PreparedStatement，自动执行查询并返回ResultSet，提供的RowMapper需要做的事情就是把ResultSet的当前行映射成一个JavaBean并返回。整个过程中，使用Connection、PreparedStatement和ResultSet都不需要我们手动管理。
RowMapper不一定返回JavaBean，实际上它可以返回任何Java对象。例如，使用SELECT COUNT(*)查询时，可以返回Long：
public long getUsers() {
return jdbcTemplate.queryForObject("SELECT COUNT(*) FROM users", null, (ResultSet rs, int rowNum) -> {
// SELECT COUNT(*)查询只有一列，取第一列数据:
return rs.getLong(1);
});
}
期望返回多行记录，而不是一行，可以用query()方法：
public List<User> getUsers(int pageIndex) {
int limit = 100;
int offset = limit * (pageIndex - 1);
return jdbcTemplate.query("SELECT * FROM users LIMIT ? OFFSET ?", new Object[] {
limit, offset },
new BeanPropertyRowMapper<>(User.class));
}
query()方法传入的参数仍然是SQL、SQL参数以及RowMapper实例。直接使用Spring提供的BeanPropertyRowMapper。如果数据库表的结构恰好和JavaBean的属性名称一致，那么BeanPropertyRowMapper就可以直接把一行记录按列名转换为JavaBean。
如果执行的不是查询，而是插入、更新和删除操作，那么需要使用update()方法：
public void updateUser(User user) {
// 传入SQL，SQL参数，返回更新的行数:
if (1 != jdbcTemplate.update("UPDATE user SET name = ? WHERE id=?", user.getName(), user.getId())) {
throw new RuntimeException("User not found by id");
}
}
只有一种INSERT操作比较特殊，那就是如果某一列是自增列（例如自增主键），通常，我们需要获取插入后的自增值。JdbcTemplate提供了一个KeyHolder来简化这一操作：
public User register(String email, String password, String name) {
// 创建一个KeyHolder:
KeyHolder holder = new GeneratedKeyHolder();
if (1 != jdbcTemplate.update(
// 参数1:PreparedStatementCreator
(conn) -> {
// 创建PreparedStatement时，必须指定RETURN_GENERATED_KEYS:
var ps = conn.prepareStatement("INSERT INTO users(email,password,name) VALUES(?,?,?)",
Statement.RETURN_GENERATED_KEYS);
ps.setObject(1, email);
ps.setObject(2, password);
ps.setObject(3, name);
return ps;
},
// 参数2:KeyHolder
holder)
) {
throw new RuntimeException("Insert failed.");
}
// 从KeyHolder中获取返回的自增值:
return new User(holder.getKey().longValue(), email, password, name);
}
JdbcTemplate还有许多重载方法。JdbcTemplate只是对JDBC操作的一个简单封装，它的目的是尽量减少手动编写try(resource) {…}的代码，对于查询，主要通过RowMapper实现了JDBC结果集到Java对象的转换。
实际上我们使用最多的仍然是各种查询。如果在设计表结构的时候，能够和JavaBean的属性一一对应，那么直接使用BeanPropertyRowMapper就很方便。如果表结构和JavaBean不一致怎么办？那就需要稍微改写一下查询，使结果集的结构和JavaBean保持一致。
例如，表的列名是office_address，而JavaBean属性是workAddress，就需要指定别名，改写查询如下：SELECT id, email, office_address AS workAddress, name FROM users WHERE email = ?
使用声明式事务
如果要在Spring中操作事务，没必要手写JDBC事务，可以使用Spring提供的高级接口来操作事务。
Spring提供了一个PlatformTransactionManager来表示事务管理器，所有的事务都由它负责管理。而事务由TransactionStatus表示。如果手写事务代码，使用try…catch如下：
TransactionStatus tx = null;
try {
// 开启事务:
tx = txManager.getTransaction(new DefaultTransactionDefinition());
// 相关JDBC操作:
jdbcTemplate.update("...");
jdbcTemplate.update("...");
// 提交事务:
txManager.commit(tx);
} catch (RuntimeException e) {
// 回滚事务:
txManager.rollback(tx);
throw e;
}
Spring为啥要抽象出PlatformTransactionManager和TransactionStatus？原因是JavaEE除了提供JDBC事务外，它还支持分布式事务JTA（Java Transaction API）。分布式事务是指多个数据源（比如多个数据库，多个消息系统）要在分布式环境下实现事务的时候，应该怎么实现。分布式事务实现起来非常复杂，简单地说就是通过一个分布式事务管理器实现两阶段提交，但本身数据库事务就不快，基于数据库事务实现的分布式事务就慢得难以忍受，所以使用率不高。
Spring为了同时支持JDBC和JTA两种事务模型，就抽象出PlatformTransactionManager。因为我们的代码只需要JDBC事务，因此，在AppConfig中，需要再定义一个PlatformTransactionManager对应的Bean，它的实际类型是DataSourceTransactionManager：
@Configuration
@ComponentScan
@PropertySource("jdbc.properties")
public class AppConfig {
...
@Bean
PlatformTransactionManager createTxManager(@Autowired DataSource dataSource) {
return new DataSourceTransactionManager(dataSource);
}
}
使用编程的方式使用Spring事务仍然比较繁琐，更好的方式是通过声明式事务来实现。使用声明式事务非常简单，除了在AppConfig中追加一个上述定义的PlatformTransactionManager外，再加一个@EnableTransactionManagement就可以启用声明式事务：
@Configuration
@ComponentScan
@EnableTransactionManagement // 启用声明式
@PropertySource("jdbc.properties")
public class AppConfig {
...
}
然后，对需要事务支持的方法，加一个@Transactional注解：
@Component
public class UserService {
// 此public方法自动具有事务支持:
@Transactional
public User register(String email, String password, String name) {
...
}
}
或者直接在Bean的class处加上，表示所有public方法都具有事务支持：
@Component
@Transactional
public class UserService {
...
}
Spring对一个声明式事务的方法，如何开启事务支持？原理仍然是AOP代理，即通过自动创建Bean的Proxy实现：
public class UserService$$EnhancerBySpringCGLIB extends UserService {
UserService target = ...
PlatformTransactionManager txManager = ...
public User register(String email, String password, String name) {
TransactionStatus tx = null;
try {
tx = txManager.getTransaction(new DefaultTransactionDefinition());
target.register(email, password, name);
txManager.commit(tx);
} catch (RuntimeException e) {
txManager.rollback(tx);
throw e;
}
}
...
}
声明了@EnableTransactionManagement后，不必额外添加@EnableAspectJAutoProxy。
回滚事务
默认情况下，如果发生了RuntimeException，Spring的声明式事务将自动回滚。在一个事务方法中，如果程序判断需要回滚事务，只需抛出RuntimeException，例如：
@Transactional
public buyProducts(long productId, int num) {
...
if (store < num) {
// 库存不够，购买失败:
throw new IllegalArgumentException("No enough products");
}
...
}
如果要针对Checked Exception回滚事务，需要在@Transactional注解中写出来：
@Transactional(rollbackFor = {
RuntimeException.class, IOException.class})
public buyProducts(long productId, int num) throws IOException {
...
}
上述代码表示在抛出RuntimeException或IOException时，事务将回滚。
为了简化代码，建议业务异常体系从RuntimeException派生，这样就不必声明任何特殊异常即可让Spring的声明式事务正常工作：
public class BusinessException extends RuntimeException {
...
}
public class LoginException extends BusinessException {
...
}
public class PaymentException extends BusinessException {
...
}
事务边界
在使用事务的时候，明确事务边界非常重要。对于声明式事务，例如，下面的register()方法：
@Component
public class UserService {
@Transactional
public User register(String email, String password, String name) {
// 事务开始
...
} // 事务结束
}
它的事务边界就是register()方法开始和结束。
类似的，一个负责给用户增加积分的addBonus()方法：
@Component
public class BonusService {
@Transactional
public void addBonus(long userId, int bonus) {
// 事务开始
...
} // 事务结束
}
它的事务边界就是addBonus()方法开始和结束。
在现实世界中，问题总是要复杂一点点。用户注册后，能自动获得100积分，因此，实际代码如下：
@Component
public class UserService {
@Autowired
BonusService bonusService;
@Transactional
public User register(String email, String password, String name) {
// 插入用户记录:
User user = jdbcTemplate.insert("...");
// 增加100积分:
bonusService.addBonus(user.id, 100);
}
}
事务传播
假设用户注册的入口是RegisterController，它本身没有事务，仅仅是调用UserService.register()这个事务方法：
@Controller
public class RegisterController {
@Autowired
UserService userService;
@PostMapping("/register")
public ModelAndView doRegister(HttpServletRequest req) {
String email = req.getParameter("email");
String password = req.getParameter("password");
String name = req.getParameter("name");
User user = userService.register(email, password, name);
return ...
}
}
因此，UserService.register()这个事务方法的起始和结束，就是事务的范围。
在UserService.register()这个事务方法内，调用BonusService.addBonus()，期待的事务行为是什么：
@Transactional
public User register(String email, String password, String name) {
// 事务已开启:
User user = jdbcTemplate.insert("...");
// ???:
bonusService.addBonus(user.id, 100);
} // 事务结束
对于大多数业务来说，我们期待BonusService.addBonus()的调用，和UserService.register()应当融合在一起，它的行为应该如下：
UserService.register()已经开启了一个事务，那么在内部调用BonusService.addBonus()时，BonusService.addBonus()方法就没必要再开启一个新事务，直接加入到BonusService.register()的事务里就好了。
其实就相当于：
- UserService.register()先执行了一条INSERT语句：INSERT INTO users …
- BonusService.addBonus()再执行一条INSERT语句：INSERT INTO bonus …
因此，Spring的声明式事务为事务传播定义了几个级别，默认传播级别就是REQUIRED，它的意思是，如果当前没有事务，就创建一个新事务，如果当前有事务，就加入到当前事务中执行。
观察UserService.register()方法，它在RegisterController中执行，因为RegisterController没有事务，因此，UserService.register()方法会自动创建一个新事务。
在UserService.register()方法内部，调用BonusService.addBonus()方法时，因为BonusService.addBonus()检测到当前已经有事务了，因此，它会加入到当前事务中执行。
因此，整个业务流程的事务边界就清晰了：它只有一个事务，并且范围就是UserService.register()方法。
Spring总是把JDBC相关的Connection和TransactionStatus实例绑定到ThreadLocal。如果一个事务方法从ThreadLocal未取到事务，那么它会打开一个新的JDBC连接，同时开启一个新的事务，否则，它就直接使用从ThreadLocal获取的JDBC连接以及TransactionStatus。事务只能在当前线程传播，无法跨线程传播。
使用DAO
在传统的多层应用程序中，通常是Web层调用业务层，业务层调用数据访问层。业务层负责处理各种业务逻辑，而数据访问层只负责对数据进行增删改查。因此，实现数据访问层就是用JdbcTemplate实现对数据库的操作。
编写数据访问层的时候，可以使用DAO模式。DAO即Data Access Object的缩写，它没有什么神秘之处，实现起来基本如下：
public class UserDao {
@Autowired
JdbcTemplate jdbcTemplate;
User getById(long id) {
...
}
List<User> getUsers(int page) {
...
}
User createUser(User user) {
...
}
User updateUser(User user) {
...
}
void deleteUser(User user) {
...
}
}
Spring提供了一个JdbcDaoSupport类，用于简化DAO的实现。这个JdbcDaoSupport没什么复杂的，核心代码就是持有一个JdbcTemplate：
public abstract class JdbcDaoSupport extends DaoSupport {
private JdbcTemplate jdbcTemplate;
public final void setJdbcTemplate(JdbcTemplate jdbcTemplate) {
this.jdbcTemplate = jdbcTemplate;
initTemplateConfig();
}
public final JdbcTemplate getJdbcTemplate() {
return this.jdbcTemplate;
}
...
}
它的意图是子类直接从JdbcDaoSupport继承后，可以随时调用getJdbcTemplate()获得JdbcTemplate的实例。那么问题来了：因为JdbcDaoSupport的jdbcTemplate字段没有标记@Autowired，所以，子类想要注入JdbcTemplate，还得自己想个办法：
@Component
@Transactional
public class UserDao extends JdbcDaoSupport {
@Autowired
JdbcTemplate jdbcTemplate;
@PostConstruct
public void init() {
super.setJdbcTemplate(jdbcTemplate);
}
}
使用传统的XML配置，并不需要编写@Autowired JdbcTemplate jdbcTemplate，但是考虑到现在基本上是使用注解的方式，我们可以编写一个AbstractDao，专门负责注入JdbcTemplate：
public abstract class AbstractDao extends JdbcDaoSupport {
@Autowired
private JdbcTemplate jdbcTemplate;
@PostConstruct
public void init() {
super.setJdbcTemplate(jdbcTemplate);
}
}
这样，子类的代码就非常干净，可以直接调用getJdbcTemplate()：
@Component
@Transactional
public class UserDao extends AbstractDao {
public User getById(long id) {
return getJdbcTemplate().queryForObject(
"SELECT * FROM users WHERE id = ?",
new BeanPropertyRowMapper<>(User.class),
id
);
}
...
}
倘若肯再多写一点样板代码，就可以把AbstractDao改成泛型，并实现getById()，getAll()，deleteById()这样的通用方法：
public abstract class AbstractDao<T> extends JdbcDaoSupport {
private String table;
private Class<T> entityClass;
private RowMapper<T> rowMapper;
public AbstractDao() {
// 获取当前类型的泛型类型:
this.entityClass = getParameterizedType();
this.table = this.entityClass.getSimpleName().toLowerCase() + "s";
this.rowMapper = new BeanPropertyRowMapper<>(entityClass);
}
public T getById(long id) {
return getJdbcTemplate().queryForObject("SELECT * FROM " + table + " WHERE id = ?", this.rowMapper, id);
}
public List<T> getAll(int pageIndex) {
int limit = 100;
int offset = limit * (pageIndex - 1);
return getJdbcTemplate().query("SELECT * FROM " + table + " LIMIT ? OFFSET ?",
new Object[] {
limit, offset },
this.rowMapper);
}
public void deleteById(long id) {
getJdbcTemplate().update("DELETE FROM " + table + " WHERE id = ?", id);
}
...
}
这样，每个子类就自动获得了这些通用方法：
@Component
@Transactional
public class UserDao extends AbstractDao<User> {
// 已经有了:
// User getById(long)
// List getAll(int)
// void deleteById(long)
}
@Component
@Transactional
public class BookDao extends AbstractDao<Book> {
// 已经有了:
// Book getById(long)
// List getAll(int)
// void deleteById(long)
}
DAO模式就是一个简单的数据访问模式，是否使用DAO，根据实际情况决定，很多时候，直接在Service层操作数据库也是完全没有问题的。
集成Hibernate
使用JdbcTemplate的时候，我们用得最多的方法就是List query(String sql, Object[] args, RowMapper rowMapper)。这个RowMapper的作用就是把ResultSet的一行记录映射为Java Bean。
这种把关系数据库的表记录映射为Java对象的过程就是ORM：Object-Relational Mapping。ORM既可以把记录转换成Java对象，也可以把Java对象转换为行记录。
使用JdbcTemplate配合RowMapper可以看作是最原始的ORM。如果要实现更自动化的ORM，可以选择成熟的ORM框架，例如Hibernate。
如何在Spring中集成Hibernate: Hibernate作为ORM框架，它可以替代JdbcTemplate，但Hibernate仍然需要JDBC驱动，所以，我们需要引入JDBC驱动、连接池，以及Hibernate本身。在Maven中，我们加入以下依赖项：
<dependency>
<groupId>org.hsqldbgroupId>
<artifactId>hsqldbartifactId>
<version>2.5.0version>
dependency>
<dependency>
<groupId>com.zaxxergroupId>
<artifactId>HikariCPartifactId>
<version>3.4.2version>
dependency>
<dependency>
<groupId>org.hibernategroupId>
<artifactId>hibernate-coreartifactId>
<version>5.4.2.Finalversion>
dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframeworkgroupId>
<artifactId>spring-contextartifactId>
<version>5.2.0.RELEASEversion>
dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframeworkgroupId>
<artifactId>spring-ormartifactId>
<version>5.2.0.RELEASEversion>
dependency>
在AppConfig中，我们仍然需要创建DataSource、引入JDBC配置文件，以及启用声明式事务：
@Configuration
@ComponentScan
@EnableTransactionManagement
@PropertySource("jdbc.properties")
public class AppConfig {
@Bean
DataSource createDataSource() {
...
}
}
为了启用Hibernate，我们需要创建一个LocalSessionFactoryBean：
public class AppConfig {
@Bean
LocalSessionFactoryBean createSessionFactory(@Autowired DataSource dataSource) {
var props = new Properties();
props.setProperty("hibernate.hbm2ddl.auto", "update"); // 生产环境不要使用
props.setProperty("hibernate.dialect", "org.hibernate.dialect.HSQLDialect");
props.setProperty("hibernate.show_sql", "true");
var sessionFactoryBean = new LocalSessionFactoryBean();
sessionFactoryBean.setDataSource(dataSource);
// 扫描指定的package获取所有entity class:
sessionFactoryBean.setPackagesToScan("com.itranswarp.learnjava.entity");
sessionFactoryBean.setHibernateProperties(props);
return sessionFactoryBean;
}
}
LocalSessionFactoryBean是一个FactoryBean，它会再自动创建一个SessionFactory，在Hibernate中，Session是封装了一个JDBC Connection的实例，而SessionFactory是封装了JDBC DataSource的实例，即SessionFactory持有连接池，每次需要操作数据库的时候，SessionFactory创建一个新的Session，相当于从连接池获取到一个新的Connection。SessionFactory就是Hibernate提供的最核心的一个对象，但LocalSessionFactoryBean是Spring提供的为了让我们方便创建SessionFactory的类。
注意到上面创建LocalSessionFactoryBean的代码，首先用Properties持有Hibernate初始化SessionFactory时用到的所有设置，常用的设置请参考Hibernate文档，这里我们只定义了3个设置：
- hibernate.hbm2ddl.auto=update：表示自动创建数据库的表结构，注意不要在生产环境中启用；
- hibernate.dialect=org.hibernate.dialect.HSQLDialect：指示Hibernate使用的数据库是HSQLDB。Hibernate使用一种HQL的- 查询语句，它和SQL类似，但真正在“翻译”成SQL时，会根据设定的数据库“方言”来生成针对数据库优化的SQL；
- hibernate.show_sql=true：让Hibernate打印执行的SQL，这对于调试非常有用，我们可以方便地看到Hibernate生成的SQL语句是否符合我们的预期。
除了设置DataSource和Properties之外，注意到setPackagesToScan()我们传入了一个package名称，它指示Hibernate扫描这个包下面的所有Java类，自动找出能映射为数据库表记录的JavaBean。后面我们会仔细讨论如何编写符合Hibernate要求的JavaBean。
紧接着，我们还需要创建HibernateTemplate以及HibernateTransactionManager：
public class AppConfig {
@Bean
HibernateTemplate createHibernateTemplate(@Autowired SessionFactory sessionFactory) {
return new HibernateTemplate(sessionFactory);
}
@Bean
PlatformTransactionManager createTxManager(@Autowired SessionFactory sessionFactory) {
return new HibernateTransactionManager(sessionFactory);
}
}
这两个Bean的创建都十分简单。HibernateTransactionManager是配合Hibernate使用声明式事务所必须的，而HibernateTemplate则是Spring为了便于使用Hibernate提供的工具类，不是非用不可，但推荐使用以简化代码。
所有的配置都定义完毕,看看如何将数据库表结构映射为Java对象。
考察如下的数据库表：
CREATE TABLE user
id BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
email VARCHAR(100) NOT NULL,
password VARCHAR(100) NOT NULL,
name VARCHAR(100) NOT NULL,
createdAt BIGINT NOT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
UNIQUE KEY `email` (`email`)
);
其中，id是自增主键，email、password、name是VARCHAR类型，email带唯一索引以确保唯一性，createdAt存储整型类型的时间戳。用JavaBean表示如下：
public class User {
private Long id;
private String email;
private String password;
private String name;
private Long createdAt;
// getters and setters
...
}
这种映射关系十分易懂，但需要添加一些注解来告诉Hibernate如何把User类映射到表记录：
@Entity
public class User {
@Id
@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
@Column(nullable = false, updatable = false)
public Long getId() {
... }
@Column(nullable = false, unique = true, length = 100)
public String getEmail() {
... }
@Column(nullable = false, length = 100)
public String getPassword() {
... }
@Column(nullable = false, length = 100)
public String getName() {
... }
@Column(nullable = false, updatable = false)
public Long getCreatedAt() {
... }
}
如果一个JavaBean被用于映射，我们就标记一个@Entity。默认情况下，映射的表名是user，如果实际的表名不同，例如实际表名是users，可以追加一个@Table(name=“users”)表示。
每个属性到数据库列的映射用@Column()标识，nullable指示列是否允许为NULL，updatable指示该列是否允许被用在UPDATE语句，length指示String类型的列的长度（如果没有指定，默认是255）。
对于主键，还需要用@Id标识，自增主键再追加一个@GeneratedValue，以便Hibernate能读取到自增主键的值。
使用Hibernate时，不要使用基本类型的属性，总是使用包装类型，如Long或Integer。
使用Spring集成Hibernate，配合JPA注解，无需任何额外的XML配置。
类似User、Book这样的用于ORM的Java Bean，我们通常称之为Entity Bean。
如果对user表进行增删改查。因为使用了Hibernate，因此，我们要做的，实际上是对User这个JavaBean进行“增删改查”。我们编写一个UserService，注入HibernateTemplate以便简化代码：
@Component
@Transactional
public class UserService {
@Autowired
HibernateTemplate hibernateTemplate;
}
Insert操作
要持久化一个User实例，我们只需调用save()方法。以register()方法为例，代码如下：
public User register(String email, String password, String name) {
// 创建一个User对象:
User user = new User();
// 设置好各个属性:
user.setEmail(email);
user.setPassword(password);
user.setName(name);
// 不要设置id，因为使用了自增主键
// 保存到数据库:
hibernateTemplate.save(user);
// 现在已经自动获得了id:
System.out.println(user.getId());
return user;
Delete操作
删除一个User相当于从表中删除对应的记录。注意Hibernate总是用id来删除记录，因此，要正确设置User的id属性才能正常删除记录：
public boolean deleteUser(Long id) {
User user = hibernateTemplate.get(User.class, id);
if (user != null) {
hibernateTemplate.delete(user);
return true;
}
return false;
}
通过主键删除记录时，一个常见的用法是先根据主键加载该记录，再删除。load()和get()都可以根据主键加载记录，它们的区别在于，当记录不存在时，get()返回null，而load()抛出异常。
Update操作
更新记录相当于先更新User的指定属性，然后调用update()方法：
public void updateUser(Long id, String name) {
User user = hibernateTemplate.load(User.class, id);
user.setName(name);
hibernateTemplate.update(user);
}
前面我们在定义User时，对有的属性标注了@Column(updatable=false)。Hibernate在更新记录时，它只会把@Column(updatable=true)的属性加入到UPDATE语句中，这样可以提供一层额外的安全性，即如果不小心修改了User的email、createdAt等属性，执行update()时并不会更新对应的数据库列。如果绕过Hibernate直接通过JDBC执行UPDATE语句仍然可以更新数据库的任意列的值。
大部分方法都是各种各样的查询。根据id查询可以直接调用load()或get()，如果要使用条件查询，有3种方法。
假设我们想执行以下查询：SELECT * FROM user WHERE email = ? AND password = ?
使用Example查询
第一种方法是使用findByExample()，给出一个User实例，Hibernate把该实例所有非null的属性拼成WHERE条件：
public User login(String email, String password) {
User example = new User();
example.setEmail(email);
example.setPassword(password);
List<User> list = hibernateTemplate.findByExample(example);
return list.isEmpty() ? null : list.get(0);
}
因为example实例只有email和password两个属性为非null，所以最终生成的WHERE语句就是WHERE email = ? AND password = ?。
如果把User的createdAt的类型从Long改为long，findByExample()的查询将出问题，原因在于example实例的long类型字段有了默认值0，导致Hibernate最终生成的WHERE语句变成了WHERE email = ? AND password = ? AND createdAt = 0。显然，额外的查询条件将导致错误的查询结果。
使用findByExample()时，注意基本类型字段总是会加入到WHERE条件！
使用Criteria查询
实现如下：
public User login(String email, String password) {
DetachedCriteria criteria = DetachedCriteria.forClass(User.class);
criteria.add(Restrictions.eq("email", email))
.add(Restrictions.eq("password", password));
List<User> list = (List<User>) hibernateTemplate.findByCriteria(criteria);
return list.isEmpty() ? null : list.get(0);
}
DetachedCriteria使用链式语句来添加多个AND条件。和findByExample()相比，findByCriteria()可以组装出更灵活的WHERE条件，例如：SELECT * FROM user WHERE (email = ? OR name = ?) AND password = ?
上述查询没法用findByExample()实现，但用Criteria查询可以实现如下：
DetachedCriteria criteria = DetachedCriteria.forClass(User.class);
criteria.add(
Restrictions.and(
Restrictions.or(
Restrictions.eq("email", email),
Restrictions.eq("name", email)
),
Restrictions.eq("password", password)
)
);
只要组织好Restrictions的嵌套关系，Criteria查询可以实现任意复杂的查询。
使用HQL查询
最后一种常用的查询是直接编写Hibernate内置的HQL查询：
List<User> list = (List<User>) hibernateTemplate.find("FROM User WHERE email=? AND password=?", email, password);
和SQL相比，HQL使用类名和属性名，由Hibernate自动转换为实际的表名和列名。详细的HQL语法可以参考Hibernate文档。
除了可以直接传入HQL字符串外，Hibernate还可以使用一种NamedQuery，它给查询起个名字，然后保存在注解中。使用NamedQuery时，要先在User类标注：
@NamedQueries(
@NamedQuery(
// 查询名称:
name = "login",
// 查询语句:
query = "SELECT u FROM User u WHERE u.email=?0 AND u.password=?1"
)
)
@Entity
public class User extends AbstractEntity {
...
}
引入的NamedQuery是javax.persistence.NamedQuery，它和直接传入HQL有点不同的是，占位符使用?0、?1，并且索引是从0开始的。使用NamedQuery只需要引入查询名和参数：
public User login(String email, String password) {
List<User> list = (List<User>) hibernateTemplate.findByNamedQuery("login", email, password);
return list.isEmpty() ? null : list.get(0);
}
直接写HQL和使用NamedQuery各有优劣。前者可以在代码中直观地看到查询语句，后者可以在User类统一管理所有相关查询。
使用Hibernate原生接口
使用Hibernate的原生接口实际上总是从SessionFactory出发，它通常用全局变量存储，在HibernateTemplate中以成员变量被注入。有了SessionFactory，使用Hibernate用法如下：
void operation() {
Session session = null;
boolean isNew = false;
// 获取当前Session或者打开新的Session:
try {
session = this.sessionFactory.getCurrentSession();
} catch (HibernateException e) {
session = this.sessionFactory.openSession();
isNew = true;
}
// 操作Session:
try {
User user = session.load(User.class, 123L);
}
finally {
// 关闭新打开的Session:
if (isNew) {
session.close();
}
}
}
集成JPA
JPA就是JavaEE的一个ORM标准，它的实现其实和Hibernate没啥本质区别，但是用户如果使用JPA，那么引用的就是javax.persistence这个“标准”包，而不是org.hibernate这样的第三方包。因为JPA只是接口，所以，还需要选择一个实现产品，跟JDBC接口和MySQL驱动一个道理。
使用JPA时也完全可以选择Hibernate作为底层实现，但也可以选择其它的JPA提供方，比如EclipseLink。Spring内置了JPA的集成，并支持选择Hibernate或EclipseLink作为实现。这里以主流的Hibernate作为JPA实现为例子，演示JPA的基本用法。
然后，在AppConfig中启用声明式事务管理，创建DataSource：
@Configuration
@ComponentScan
@EnableTransactionManagement
@PropertySource("jdbc.properties")
public class AppConfig {
@Bean
DataSource createDataSource() {
... }
}
使用Hibernate时，需要创建一个LocalSessionFactoryBean，并让它再自动创建一个SessionFactory。使用JPA也是类似的，需要创建一个LocalContainerEntityManagerFactoryBean，并让它再自动创建一个EntityManagerFactory：
@Bean
LocalContainerEntityManagerFactoryBean createEntityManagerFactory(@Autowired DataSource dataSource) {
var entityManagerFactoryBean = new LocalContainerEntityManagerFactoryBean();
// 设置DataSource:
entityManagerFactoryBean.setDataSource(dataSource);
// 扫描指定的package获取所有entity class:
entityManagerFactoryBean.setPackagesToScan("com.itranswarp.learnjava.entity");
// 指定JPA的提供商是Hibernate:
JpaVendorAdapter vendorAdapter = new HibernateJpaVendorAdapter();
entityManagerFactoryBean.setJpaVendorAdapter(vendorAdapter);
// 设定特定提供商自己的配置:
var props = new Properties();
props.setProperty("hibernate.hbm2ddl.auto", "update");
props.setProperty("hibernate.dialect", "org.hibernate.dialect.HSQLDialect");
props.setProperty("hibernate.show_sql", "true");
entityManagerFactoryBean.setJpaProperties(props);
return entityManagerFactoryBean;
}
除了需要注入DataSource和设定自动扫描的package外，还需要指定JPA的提供商，这里使用Spring提供的一个HibernateJpaVendorAdapter，最后，针对Hibernate自己需要的配置，以Properties的形式注入。
最后还需要实例化一个JpaTransactionManager，以实现声明式事务：
@Bean
PlatformTransactionManager createTxManager(@Autowired EntityManagerFactory entityManagerFactory) {
return new JpaTransactionManager(entityManagerFactory);
}
使用Spring+Hibernate作为JPA实现，无需任何配置文件。
UserService为例，除了标注@Component和@Transactional外，我们需要注入一个EntityManager，但是不要使用Autowired，而是@PersistenceContext：
@Component
@Transactional
public class UserService {
@PersistenceContext
EntityManager em;
}
SessionFactory和EntityManagerFactory相当于DataSource，Session和EntityManager相当于Connection。每次需要访问数据库的时候，需要获取新的Session和EntityManager，用完后再关闭。
标注了@PersistenceContext的EntityManager可以被多线程安全地共享。
在UserService的每个业务方法里，直接使用EntityManager就很方便。以主键查询为例：
public User getUserById(long id) {
User user = this.em.find(User.class, id);
if (user == null) {
throw new RuntimeException("User not found by id: " + id);
}
return user;
}
建议写JPQL查询，它的语法和HQL基本差不多：
public User getUserByEmail(String email) {
// JPQL查询:
TypedQuery<User> query = em.createQuery("SELECT u FROM User u WHERE u.email = :e", User.class);
query.setParameter("e", email);
List<User> list = query.getResultList();
if (list.isEmpty()) {
throw new RuntimeException("User not found by email.");
}
return list.get(0);
}
JPA也支持NamedQuery，即先给查询起个名字，再按名字创建查询：
public User login(String email, String password) {
TypedQuery<User> query = em.createNamedQuery("login", User.class);
query.setParameter("e", email);
query.setParameter("p", password);
List<User> list = query.getResultList();
return list.isEmpty() ? null : list.get(0);
}
NamedQuery通过注解标注在User类上：
@NamedQueries(
@NamedQuery(
name = "login",
query = "SELECT u FROM User u WHERE u.email=:e AND u.password=:p"
)
)
@Entity
public class User {
...
}
对数据库进行增删改的操作，可以分别使用persist()、remove()和merge()方法，参数均为Entity Bean本身，使用非常简单.
集成MyBatis
使用Hibernate或JPA操作数据库时，这类ORM干的主要工作就是把ResultSet的每一行变成Java Bean，或者把Java Bean自动转换到INSERT或UPDATE语句的参数中，从而实现ORM。
而ORM框架之所以知道如何把行数据映射到Java Bean，是因为在Java Bean的属性上给了足够的注解作为元数据，ORM框架获取Java Bean的注解后，就知道如何进行双向映射。
那么，ORM框架是如何跟踪Java Bean的修改，以便在update()操作中更新必要的属性？
答案是使用Proxy模式，从ORM框架读取的User实例实际上并不是User类，而是代理类，代理类继承自User类，但针对每个setter方法做了覆写：
public class UserProxy extends User {
boolean _isNameChanged;
public void setName(String name) {
super.setName(name);
_isNameChanged = true;
}
}
这样，代理类可以跟踪到每个属性的变化。
针对一对多或多对一关系时，代理类可以直接通过getter方法查询数据库：
public class UserProxy extends User {
Session _session;
boolean _isNameChanged;
public void setName(String name) {
super.setName(name);
_isNameChanged = true;
}
/**
* 获取User对象关联的Address对象:
*/
public Address getAddress() {
Query q = _session.createQuery("from Address where userId = :userId");
q.setParameter("userId", this.getId());
List<Address> list = query.list();
return list.isEmpty() ? null : list(0);
}
}
为了实现这样的查询，UserProxy必须保存Hibernate的当前Session。但是，当事务提交后，Session自动关闭，此时再获取getAddress()将无法访问数据库，或者获取的不是事务一致的数据。因此，ORM框架总是引入了Attached/Detached状态，表示当前此Java Bean到底是在Session的范围内，还是脱离了Session变成了一个“游离”对象。
此外，Hibernate和JPA为了实现兼容多种数据库，使用HQL或JPQL查询，经过一道转换，变成特定数据库的SQL，理论上这样可以做到无缝切换数据库，但这一层自动转换除了少许的性能开销外，给SQL级别的优化带来了麻烦。
ORM框架通常提供了缓存，并且还分为一级缓存和二级缓存。一级缓存是指在一个Session范围内的缓存，常见的情景是根据主键查询时，两次查询可以返回同一实例：
User user1 = session.load(User.class, 123);
User user2 = session.load(User.class, 123);
二级缓存是指跨Session的缓存，一般默认关闭，需要手动配置。二级缓存极大的增加了数据的不一致性，原因在于SQL非常灵活，常常会导致意外的更新。例如：
// 线程1读取:
User user1 = session1.load(User.class, 123);
...
// 一段时间后，线程2读取:
User user2 = session2.load(User.class, 123);
当二级缓存生效的时候，两个线程读取的User实例是一样的，但是，数据库对应的行记录完全可能被修改，例如：
-- 给老用户增加100积分:
UPDATE users SET bonus = bonus + 100 WHERE createdAt <= ?
ORM无法判断id=123的用户是否受该UPDATE语句影响。考虑到数据库通常会支持多个应用程序，此UPDATE语句可能由其他进程执行，ORM框架就更不知道了。这种ORM框架称之为全自动ORM框架。
对比Spring提供的JdbcTemplate，它和ORM框架相比，主要有几点差别：
- 1、查询后需要手动提供Mapper实例以便把ResultSet的每一行变为Java对象；
- 2、增删改操作所需的参数列表，需要手动传入，即把User实例变为[user.id, user.name, user.email]这样的列表，比较麻烦。
JdbcTemplate的优势在于它的确定性：即每次读取操作一定是数据库操作而不是缓存，所执行的SQL是完全确定的，缺点就是代码比较繁琐，构造INSERT INTO users VALUES (?,?,?)更是复杂。
介于全自动ORM如Hibernate和手写全部如JdbcTemplate之间，还有一种半自动的ORM，它只负责把ResultSet自动映射到Java Bean，或者自动填充Java Bean参数，但仍需自己写出SQL。MyBatis就是这样一种半自动化ORM框架。
如何在Spring中集成MyBatis：
首先要引入MyBatis本身，其次，由于Spring并没有像Hibernate那样内置对MyBatis的集成，所以，需要再引入MyBatis官方自己开发的一个与Spring集成的库：
- org.mybatis:mybatis:3.5.4
- org.mybatis:mybatis-spring:2.0.4
先创建DataSource是必不可少的：
@Configuration
@ComponentScan
@EnableTransactionManagement
@PropertySource("jdbc.properties")
public class AppConfig {
@Bean
DataSource createDataSource() {
... }
}
再回顾一下Hibernate和JPA的SessionFactory与EntityManagerFactory，MyBatis与之对应的是SqlSessionFactory和SqlSession：
ORM的设计套路都是类似的。使用MyBatis的核心就是创建SqlSessionFactory，这里需要创建的是SqlSessionFactoryBean：
@Bean
SqlSessionFactoryBean createSqlSessionFactoryBean(@Autowired DataSource dataSource) {
var sqlSessionFactoryBean = new SqlSessionFactoryBean();
sqlSessionFactoryBean.setDataSource(dataSource);
return sqlSessionFactoryBean;
}
MyBatis可以直接使用Spring管理的声明式事务，因此，创建事务管理器和使用JDBC是一样的：
@Bean
PlatformTransactionManager createTxManager(@Autowired DataSource dataSource) {
return new DataSourceTransactionManager(dataSource);
}
和Hibernate不同的是，MyBatis使用Mapper来实现映射，而且Mapper必须是接口。以User类为例，在User类和users表之间映射的UserMapper编写如下：
public interface UserMapper {
@Select("SELECT * FROM users WHERE id = #{id}")
User getById(@Param("id") long id);
}
这里的Mapper不是JdbcTemplate的RowMapper的概念，它是定义访问users表的接口方法。比如我们定义了一个User getById(long)的主键查询方法，不仅要定义接口方法本身，还要明确写出查询的SQL，这里用注解@Select标记。SQL语句的任何参数，都与方法参数按名称对应。例如，方法参数id的名字通过注解@Param()标记为id，则SQL语句里将来替换的占位符就是#{id}。
如果有多个参数，那么每个参数命名后直接在SQL中写出对应的占位符即可：
@Select("SELECT * FROM users LIMIT #{offset}, #{maxResults}")
List<User> getAll(@Param("offset") int offset, @Param("maxResults") int maxResults);
执行INSERT语句就稍微麻烦点，因为我们希望传入User实例，因此，定义的方法接口与@Insert注解如下：
@Insert("INSERT INTO users (email, password, name, createdAt) VALUES (#{user.email}, #{user.password}, #{user.name}, #{user.createdAt})")
void insert(@Param("user") User user);
上述方法传入的参数名称是user，参数类型是User类，在SQL中引用的时候，以#{obj.property}的方式写占位符。和Hibernate这样的全自动化ORM相比，MyBatis必须写出完整的INSERT语句。
如果users表的id是自增主键，那么，我们在SQL中不传入id，但希望获取插入后的主键，需要再加一个@Options注解：
@Options(useGeneratedKeys = true, keyProperty = "id", keyColumn = "id")
@Insert("INSERT INTO users (email, password, name, createdAt) VALUES (#{user.email}, #{user.password}, #{user.name}, #{user.createdAt})")
void insert(@Param("user") User user);
keyProperty和keyColumn分别指出JavaBean的属性和数据库的主键列名。
执行UPDATE和DELETE语句相对比较简单，定义方法如下：
@Update("UPDATE users SET name = #{user.name}, createdAt = #{user.createdAt} WHERE id = #{user.id}")
void update(@Param("user") User user);
@Delete("DELETE FROM users WHERE id = #{id}")
void deleteById(@Param("id") long id);
有了UserMapper接口，还需要对应的实现类才能真正执行这些数据库操作的方法。虽然可以自己写实现类，但我们除了编写UserMapper接口外，还有BookMapper、BonusMapper……一个一个写太麻烦，因此，MyBatis提供了一个MapperFactoryBean来自动创建所有Mapper的实现类。可以用一个简单的注解来启用它：
@MapperScan("com.itranswarp.learnjava.mapper")
...其他注解...
public class AppConfig {
...
}
有了@MapperScan，就可以让MyBatis自动扫描指定包的所有Mapper并创建实现类。在真正的业务逻辑中，我们可以直接注入：
@Component
@Transactional
public class UserService {
// 注入UserMapper:
@Autowired
UserMapper userMapper;
public User getUserById(long id) {
// 调用Mapper方法:
User user = userMapper.getById(id);
if (user == null) {
throw new RuntimeException("User not found by id.");
}
return user;
}
}
XML配置
在Spring中集成MyBatis的方式，只需要用到注解，并没有任何XML配置文件。MyBatis也允许使用XML配置映射关系和SQL语句，例如，更新User时根据属性值构造动态SQL：
<update id="updateUser">
UPDATE users SET
<set>
<if test="user.name != null"> name = #{user.name} if>
<if test="user.hobby != null"> hobby = #{user.hobby} if>
<if test="user.summary != null"> summary = #{user.summary} if>
set>
WHERE id = #{user.id}
update>
编写XML配置的优点是可以组装出动态SQL，并且把所有SQL操作集中在一起。缺点是配置起来太繁琐，调用方法时如果想查看SQL还需要定位到XML配置中。
使用MyBatis最大的问题是所有SQL都需要全部手写，优点是执行的SQL就是我们自己写的SQL，对SQL进行优化非常简单，也可以编写任意复杂的SQL，或者使用数据库的特定语法，但切换数据库可能就不太容易。
MyBatis是一个半自动化的ORM框架，需要手写SQL语句，没有自动加载一对多或多对一关系的功能
设计ORM
ORM，是建立在JDBC的基础上，通过ResultSet到JavaBean的映射，实现各种查询。有自动跟踪Entity修改的全自动化ORM如Hibernate和JPA，需要为每个Entity创建代理，也有完全自己映射，连INSERT和UPDATE语句都需要手动编写的MyBatis，但没有任何透明的Proxy。
查询是涉及到数据库使用最广泛的操作，需要最大的灵活性。各种ORM解决方案各不相同，Hibernate和JPA自己实现了HQL和JPQL查询语法，用以生成最终的SQL，而MyBatis则完全手写，每增加一个查询都需要先编写SQL并增加接口方法。
还有一种Hibernate和JPA支持的Criteria查询，用Hibernate写出来类似：
DetachedCriteria criteria = DetachedCriteria.forClass(User.class);
criteria.add(Restrictions.eq("email", email))
.add(Restrictions.eq("password", password));
List<User> list = (List<User>) hibernateTemplate.findByCriteria(criteria);
上述Criteria查询写法复杂，但和JPA相比，还是小巫见大巫了：
var cb = em.getCriteriaBuilder();
CriteriaQuery<User> q = cb.createQuery(User.class);
Root<User> r = q.from(User.class);
q.where(cb.equal(r.get("email"), cb.parameter(String.class, "e")));
TypedQuery<User> query = em.createQuery(q);
query.setParameter("e", email);
List<User> list = query.getResultList();
是否支持自动读取一对多和多对一关系也是全自动化ORM框架的一个重要功能。
设计ORM接口
准备实现的ORM并不想要全自动ORM那种自动读取一对多和多对一关系的功能，也不想给Entity加上复杂的状态，因此，对于Entity来说，它就是纯粹的JavaBean，没有任何Proxy。
此外，ORM要兼顾易用性和适用性。易用性是指能覆盖95%的应用场景，但总有一些复杂的SQL，很难用ORM去自动生成，因此，也要给出原生的JDBC接口，能支持5%的特殊需求。
设计的接口要易于编写，并使用流式API便于阅读。为了配合编译器检查，还应该支持泛型，避免强制转型。
以User类为例，设计的查询接口如下：
// 按主键查询: SELECT * FROM users WHERE id = ?
User u = db.get(User.class, 123);
// 条件查询唯一记录: SELECT * FROM users WHERE email = ? AND password = ?
User u = db.from(User.class)
.where("email=? AND password=?", "[email protected]", "bob123")
.unique();
// 条件查询多条记录: SELECT * FROM users WHERE id < ? ORDER BY email LIMIT ?, ?
List<User> us = db.from(User.class)
.where("id < ?", 1000)
.orderBy("email")
.limit(0, 10)
.list();
// 查询特定列: SELECT id, name FROM users WHERE email = ?
User u = db.select("id", "name")
.from(User.class)
.where("email = ?", "[email protected]")
.unique();
流式API便于阅读，也非常容易推导出最终生成的SQL。
对于插入、更新和删除操作，就相对比较简单：
// 插入User:
db.insert(user);
// 按主键更新更新User:
db.update(user);
// 按主键删除User:
db.delete(User.class, 123);
对于Entity来说，通常一个表对应一个。手动列出所有Entity是非常麻烦的，一定要传入package自动扫描。
最后，ORM总是需要元数据才能知道如何映射。不想编写复杂的XML配置，也没必要自己去定义一套规则，直接使用JPA的注解就行。
实现ORM
不需要从JDBC底层开始编写，最好能直接使用Spring的声明式事务。实际上，可以设计一个全局DbTemplate，它注入了Spring的JdbcTemplate，涉及到数据库操作时，全部通过JdbcTemplate完成，自然天生支持Spring的声明式事务，因为这个ORM只是在JdbcTemplate的基础上做了一层封装。
在AppConfig中，初始化所有Bean如下：
@Configuration
@ComponentScan
@EnableTransactionManagement
@PropertySource("jdbc.properties")
public class AppConfig {
@Bean
DataSource createDataSource() {
... }
@Bean
JdbcTemplate createJdbcTemplate(@Autowired DataSource dataSource) {
return new JdbcTemplate(dataSource);
}
@Bean
DbTemplate createDbTemplate(@Autowired JdbcTemplate jdbcTemplate) {
return new DbTemplate(jdbcTemplate, "com.itranswarp.learnjava.entity");
}
@Bean
PlatformTransactionManager createTxManager(@Autowired DataSource dataSource) {
return new DataSourceTransactionManager(dataSource);
}
}
编写业务逻辑，例如UserService，写出来像这样：
@Component
@Transactional
public class UserService {
@Autowired
DbTemplate db;
public User getUserById(long id) {
return db.get(User.class, id);
}
public User getUserByEmail(String email) {
return db.from(User.class)
.where("email = ?", email)
.unique();
}
public List<User> getUsers(int pageIndex) {
int pageSize = 100;
return db.from(User.class)
.orderBy("id")
.limit((pageIndex - 1) * pageSize, pageSize)
.list();
}
public User register(String email, String password, String name) {
User user = new User();
user.setEmail(email);
user.setPassword(password);
user.setName(name);
user.setCreatedAt(System.currentTimeMillis());
db.insert(user);
return user;
}
...
}
实现这个DbTemplate:
public class DbTemplate {
private JdbcTemplate jdbcTemplate;
// 保存Entity Class到Mapper的映射:
private Map<Class<?>, Mapper<?>> classMapping;
public <T> T fetch(Class<T> clazz, Object id) {
Mapper<T> mapper = getMapper(clazz);
List<T> list = (List<T>) jdbcTemplate.query(mapper.selectSQL, new Object[] {
id }, mapper.rowMapper);
if (list.isEmpty()) {
return null;
}
return list.get(0);
}
public <T> T get(Class<T> clazz, Object id) {
...
}
public <T> void insert(T bean) {
...
}
public <T> void update(T bean) {
...
}
public <T> void delete(Class<T> clazz, Object id) {
...
}
}
实现链式API的核心代码是第一步从DbTemplate调用select()或from()时实例化一个CriteriaQuery实例，并在后续的链式调用中设置它的字段：
public class DbTemplate {
...
public Select select(String... selectFields) {
return new Select(new Criteria(this), selectFields);
}
public <T> From<T> from(Class<T> entityClass) {
Mapper<T> mapper = getMapper(entityClass);
return new From<>(new Criteria<>(this), mapper);
}
}
以此定义Select、From、Where、OrderBy、Limit等。在From中可以设置Class类型、表名等：
public final class From<T> extends CriteriaQuery<T> {
From(Criteria<T> criteria, Mapper<T> mapper) {
super(criteria);
// from可以设置class、tableName:
this.criteria.mapper = mapper;
this.criteria.clazz = mapper.entityClass;
this.criteria.table = mapper.tableName;
}
public Where<T> where(String clause, Object... args) {
return new Where<>(this.criteria, clause, args);
}
}
在Where中可以设置条件参数：
public final class Where<T> extends CriteriaQuery<T> {
Where(Criteria<T> criteria, String clause, Object... params) {
super(criteria);
this.criteria.where = clause;
this.criteria.whereParams = new ArrayList<>();
// add:
for (Object param : params) {
this.criteria.whereParams.add(param);
}
}
}
链式调用的尽头是调用list()返回一组结果，调用unique()返回唯一结果，调用first()返回首个结果。
需要复杂查询的时候，总是可以使用JdbcTemplate执行任意复杂的SQL。
ORM框架就是自动映射数据库表结构到JavaBean的工具，设计并实现一个简单高效的ORM框架并不困难。
开发Web应用
直接使用Servlet进行Web开发好比直接在JDBC上操作数据库，比较繁琐，更好的方法是在Servlet基础上封装MVC框架，基于MVC开发Web应用，大部分时候，不需要接触Servlet API，开发省时省力。
Spring虽然都可以集成任何Web框架，但是，Spring本身也开发了一个MVC框架，就叫Spring MVC。这个MVC框架设计得足够优秀以至于不想再费劲去集成类似Struts这样的框架了。
使用Spring MVC
Servlet容器，以及标准的Servlet组件：
Servlet容器为每个Web应用程序自动创建一个唯一的ServletContext实例，这个实例就代表了Web应用程序本身。
Spring提供的是一个IoC容器，所有的Bean，包括Controller，都在Spring IoC容器中被初始化，而Servlet容器由JavaEE服务器提供（如Tomcat），Servlet容器和Spring之前如何联系？
先把基于Spring MVC开发的项目结构搭建起来。首先创建基于Web的Maven工程，引入如下依赖：
这个标准的Maven Web工程目录结构如下：
src/main/webapp是标准web目录，WEB-INF存放web.xml，编译的class，第三方jar，以及不允许浏览器直接访问的View模版，static目录存放所有静态文件。
在src/main/resources目录中存放的是Java程序读取的classpath资源文件，除了JDBC的配置文件jdbc.properties外，又新增了一个logback.xml，这是Logback的默认查找的配置文件：
<configuration>
<appender name="STDOUT"
class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
<layout class="ch.qos.logback.classic.PatternLayout">
<Pattern>%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss} %-5level %logger{36} - %msg%nPattern>
layout>
appender>
<logger name="com.itranswarp.learnjava" level="info" additivity="false">
<appender-ref ref="STDOUT" />
logger>
<root level="info">
<appender-ref ref="STDOUT" />
root>
configuration>
上面给出了一个写入到标准输出的Logback配置，可以基于上述配置添加写入到文件的配置。
在src/main/java中就是我们编写的Java代码了。
配置Spring MVC
和普通Spring配置一样，编写正常的AppConfig后，只需加上@EnableWebMvc注解，就“激活”了Spring MVC：
@Configuration
@ComponentScan
@EnableWebMvc // 启用Spring MVC
@EnableTransactionManagement
@PropertySource("classpath:/jdbc.properties")
public class AppConfig {
...
}
除了创建DataSource、JdbcTemplate、PlatformTransactionManager外，AppConfig需要额外创建几个用于Spring MVC的Bean：
@Bean
WebMvcConfigurer createWebMvcConfigurer() {
return new WebMvcConfigurer() {
@Override
public void addResourceHandlers(ResourceHandlerRegistry registry) {
registry.addResourceHandler("/static/**").addResourceLocations("/static/");
}
};
}
WebMvcConfigurer并不是必须的，但我们在这里创建一个默认的WebMvcConfigurer，只覆写addResourceHandlers()，目的是让Spring MVC自动处理静态文件，并且映射路径为/static/**。
另一个必须要创建的Bean是ViewResolver，因为Spring MVC允许集成任何模板引擎，使用哪个模板引擎，就实例化一个对应的ViewResolver：
@Bean
ViewResolver createViewResolver(@Autowired ServletContext servletContext) {
PebbleEngine engine = new PebbleEngine.Builder().autoEscaping(true)
.cacheActive(false)
.loader(new ServletLoader(servletContext))
.extension(new SpringExtension())
.build();
PebbleViewResolver viewResolver = new PebbleViewResolver();
viewResolver.setPrefix("/WEB-INF/templates/");
viewResolver.setSuffix("");
viewResolver.setPebbleEngine(engine);
return viewResolver;
}
ViewResolver通过指定prefix和suffix来确定如何查找View。上述配置使用Pebble引擎，指定模板文件存放在/WEB-INF/tempaltes/目录下。
剩下的Bean都是普通的@Component，但Controller必须标记为@Controller，例如：
// Controller使用@Controller标记而不是@Component:
@Controller
public class UserController {
// 正常使用@Autowired注入:
@Autowired
UserService userService;
// 处理一个URL映射:
@GetMapping("/")
public ModelAndView index() {
...
}
...
}
普通的Java应用程序，可以通过main()方法可以很简单地创建一个Spring容器的实例：
public static void main(String[] args) {
ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
}
而Web应用容器总是由Servlet容器创建，在Web应用中启动Spring容器有很多种方法，可以通过Listener启动，也可以通过Servlet启动，可以使用XML配置，也可以使用注解配置。介绍一种最简单的启动Spring容器的方式。在web.xml中配置Spring MVC提供的DispatcherServlet：
<web-app>
<servlet>
<servlet-name>dispatcherservlet-name>
<servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServletservlet-class>
<init-param>
<param-name>contextClassparam-name>
<param-value>org.springframework.web.context.support.AnnotationConfigWebApplicationContextparam-value>
init-param>
<init-param>
<param-name>contextConfigLocationparam-name>
<param-value>com.itranswarp.learnjava.AppConfigparam-value>
init-param>
<load-on-startup>0load-on-startup>
servlet>
<servlet-mapping>
<servlet-name>dispatcherservlet-name>
<url-pattern>/*url-pattern>
servlet-mapping>
web-app>
初始化参数contextClass指定使用注解配置的AnnotationConfigWebApplicationContext，配置文件的位置参数contextConfigLocation指向AppConfig的完整类名，最后，把这个Servlet映射到/*，即处理所有URL。
上述配置可以看作一个样板配置，有了这个配置，Servlet容器会首先初始化Spring MVC的DispatcherServlet，在DispatcherServlet启动时，它根据配置AppConfig创建了一个类型是WebApplicationContext的IoC容器，完成所有Bean的初始化，并将容器绑到ServletContext上。
因为DispatcherServlet持有IoC容器，能从IoC容器中获取所有@Controller的Bean，因此，DispatcherServlet接收到所有HTTP请求后，根据Controller方法配置的路径，就可以正确地把请求转发到指定方法，并根据返回的ModelAndView决定如何渲染页面。
最后在AppConfig中通过main()方法启动嵌入式Tomcat：
public static void main(String[] args) throws Exception {
Tomcat tomcat = new Tomcat();
tomcat.setPort(Integer.getInteger("port", 8080));
tomcat.getConnector();
Context ctx = tomcat.addWebapp("", new File("src/main/webapp").getAbsolutePath());
WebResourceRoot resources = new StandardRoot(ctx);
resources.addPreResources(
new DirResourceSet(resources, "/WEB-INF/classes", new File("target/classes").getAbsolutePath(), "/"));
ctx.setResources(resources);
tomcat.start();
tomcat.getServer().await();
}
上述Web应用程序就是使用Spring MVC时的一个最小启动功能集。由于使用了JDBC和数据库，用户的注册、登录信息会被持久化。
编写Controller
有了Web应用程序的最基本的结构，重点就可以放在如何编写Controller上。Spring MVC对Controller没有固定的要求，也不需要实现特定的接口。以UserController为例，编写Controller只需要遵循以下要点：
总是标记@Controller而不是@Component：
@Controller
public class UserController {
...
}
一个方法对应一个HTTP请求路径，用@GetMapping或@PostMapping表示GET或POST请求：
@PostMapping("/signin")
public ModelAndView doSignin(
@RequestParam("email") String email,
@RequestParam("password") String password,
HttpSession session) {
...
}
需要接收的HTTP参数以@RequestParam()标注，可以设置默认值。如果方法参数需要传入HttpServletRequest、HttpServletResponse或者HttpSession，直接添加这个类型的参数即可，Spring MVC会自动按类型传入。
返回的ModelAndView通常包含View的路径和一个Map作为Model，但也可以没有Model，例如：return new ModelAndView("signin.html"); // 仅View，没有Model
返回重定向时既可以写new ModelAndView(“redirect:/signin”)，也可以直接返回String：
public String index() {
if (...) {
return "redirect:/signin";
} else {
return "redirect:/profile";
}
}
在方法内部直接操作HttpServletResponse发送响应，返回null表示无需进一步处理：
public ModelAndView download(HttpServletResponse response) {
byte[] data = ...
response.setContentType("application/octet-stream");
OutputStream output = response.getOutputStream();
output.write(data);
output.flush();
return null;
}
对URL进行分组，每组对应一个Controller是一种很好的组织形式，并可以在Controller的class定义出添加URL前缀，例如：
@Controller
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
// 注意实际URL映射是/user/profile
@GetMapping("/profile")
public ModelAndView profile() {
...
}
// 注意实际URL映射是/user/changePassword
@GetMapping("/changePassword")
public ModelAndView changePassword() {
...
}
}
实际方法的URL映射总是前缀+路径，这种形式还可以有效避免不小心导致的重复的URL映射。
Spring MVC允许我们编写既简单又灵活的Controller实现。
启动后，浏览器发出的HTTP请求全部由DispatcherServlet接收，并根据配置转发到指定Controller的指定方法处理。
使用REST
使用Spring MVC开发Web应用程序的主要工作就是编写Controller逻辑。在Web应用中，除了需要使用MVC给用户显示页面外，还有一类API接口，我们称之为REST，通常输入输出都是JSON，便于第三方调用或者使用页面JavaScript与之交互。
直接在Controller中处理JSON是可以的，因为Spring MVC的@GetMapping和@PostMapping都支持指定输入和输出的格式。如果我们想接收JSON，输出JSON，那么可以这样写：
@PostMapping(value = "/rest",
consumes = "application/json;charset=UTF-8",
produces = "application/json;charset=UTF-8")
@ResponseBody
public String rest(@RequestBody User user) {
return "{\"restSupport\":true}";
}
对应的Maven工程需要加入Jackson这个依赖：com.fasterxml.jackson.core:jackson-databind:2.11.0
注意到@PostMapping使用consumes声明能接收的类型，使用produces声明输出的类型，并且额外加了@ResponseBody表示返回的String无需额外处理，直接作为输出内容写入HttpServletResponse。输入的JSON则根据注解@RequestBody直接被Spring反序列化为User这个JavaBean。
直接用Spring的Controller配合一大堆注解写REST太麻烦了，Spring还额外提供了一个@RestController注解，使用@RestController替代@Controller后，每个方法自动变成API接口方法。举例：编写ApiController如下：
@RestController
@RequestMapping("/api")
public class ApiController {
@Autowired
UserService userService;
@GetMapping("/users")
public List<User> users() {
return userService.getUsers();
}
@GetMapping("/users/{id}")
public User user(@PathVariable("id") long id) {
return userService.getUserById(id);
}
@PostMapping("/signin")
public Map<String, Object> signin(@RequestBody SignInRequest signinRequest) {
try {
User user = userService.signin(signinRequest.email, signinRequest.password);
return Map.of("user", user);
} catch (Exception e) {
return Map.of("error", "SIGNIN_FAILED", "message", e.getMessage());
}
}
public static class SignInRequest {
public String email;
public String password;
}
}
编写REST接口只需要定义@RestController，然后，每个方法都是一个API接口，输入和输出只要能被Jackson序列化或反序列化为JSON就没有问题。
如果要允许输入password，但不允许输出password，即在JSON序列化和反序列化时，允许写属性，禁用读属性，可以更精细地控制如下：
public class User {
...
@JsonProperty(access = Access.WRITE_ONLY)
public String getPassword() {
return password;
}
...
}
同样的，可以使用@JsonProperty(access = Access.READ_ONLY)允许输出，不允许输入。
集成Filter
在Spring MVC中，DispatcherServlet只需要固定配置到web.xml中，剩下的工作主要是专注于编写Controller。
Servlet默认按非UTF-8编码读取参数。解决注册时输入乱码问题——>使用一个EncodingFilter，在全局范围类给HttpServletRequest和HttpServletResponse强制设置为UTF-8编码。可以自己编写一个EncodingFilter，也可以直接使用Spring MVC自带的一个CharacterEncodingFilter。配置Filter时，只需在web.xml中声明即可：
<web-app>
<filter>
<filter-name>encodingFilterfilter-name>
<filter-class>org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilterfilter-class>
<init-param>
<param-name>encodingparam-name>
<param-value>UTF-8param-value>
init-param>
<init-param>
<param-name>forceEncodingparam-name>
<param-value>trueparam-value>
init-param>
filter>
<filter-mapping>
<filter-name>encodingFilterfilter-name>
<url-pattern>/*url-pattern>
filter-mapping>
...
web-app>
这种Filter和我们业务关系不大，注意到CharacterEncodingFilter其实和Spring的IoC容器没有任何关系，两者均互不知晓对方的存在，配置十分简单。
允许用户使用Basic模式(密码使用明文传输)进行用户验证，即在HTTP请求中添加头Authorization: Basic email:password
——>编写一个AuthFilter来实现：
@Component
public class AuthFilter implements Filter {
@Autowired
UserService userService;
public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)
throws IOException, ServletException {
HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) request;
// 获取Authorization头:
String authHeader = req.getHeader("Authorization");
if (authHeader != null && authHeader.startsWith("Basic ")) {
// 从Header中提取email和password:
String email = prefixFrom(authHeader);
String password = suffixFrom(authHeader);
// 登录:
User user = userService.signin(email, password);
// 放入Session:
req.getSession().setAttribute(UserController.KEY_USER, user);
}
// 继续处理请求:
chain.doFilter(request, response);
}
}
在Spring中创建的这个AuthFilter是一个普通Bean，Servlet容器并不知道，所以它不会起作用。
如果我们直接在web.xml中声明这个AuthFilter，注意到AuthFilter的实例将由Servlet容器而不是Spring容器初始化，因此，@Autowire根本不生效，用于登录的UserService成员变量永远是null。
解决：通过Spring MVC提供的一个DelegatingFilterProxy，让Servlet容器实例化的Filter，间接引用Spring容器实例化的AuthFilter。
<web-app>
<filter>
<filter-name>authFilterfilter-name>
<filter-class>org.springframework.web.filter.DelegatingFilterProxyfilter-class>
filter>
<filter-mapping>
<filter-name>authFilterfilter-name>
<url-pattern>/*url-pattern>
filter-mapping>
...
web-app>
实现原理：
1、Servlet容器从web.xml中读取配置，实例化DelegatingFilterProxy，注意命名是authFilter；
2、Spring容器通过扫描@Component实例化AuthFilter。
当DelegatingFilterProxy生效后，它会自动查找注册在ServletContext上的Spring容器，再试图从容器中查找名为authFilter的Bean，也就是我们用@Component声明的AuthFilter。
DelegatingFilterProxy将请求代理给AuthFilter，核心代码如下：
public class DelegatingFilterProxy implements Filter {
private Filter delegate;
public void doFilter(...) throws ... {
if (delegate == null) {
delegate = findBeanFromSpringContainer();
}
delegate.doFilter(req, resp, chain);
}
}
这就是一个代理模式的简单应用，它们之间的引用关系如下：
小结
当一个Filter作为Spring容器管理的Bean存在时，可以通过DelegatingFilterProxy间接地引用它并使其生效。
使用Interceptor
在Web程序中，Filter由Servlet容器管理，它在Spring MVC的Web应用程序中作用范围如下：
虚线框就是Filter2的拦截范围，Filter组件实际上并不知道后续内部处理是通过Spring MVC提供的DispatcherServlet还是其他Servlet组件，因为Filter是Servlet规范定义的标准组件，它可以应用在任何基于Servlet的程序中。
只基于Spring MVC开发应用程序，还可以使用Spring MVC提供的一种功能类似Filter的拦截器：Interceptor。和Filter相比，Interceptor拦截范围不是后续整个处理流程，而是仅针对Controller拦截：
@Controller
public class Controller1 {
@GetMapping("/path/to/hello")
ModelAndView hello() {
...
}
}
Interceptor的拦截范围其实就是Controller方法，它实际上就相当于基于AOP的方法拦截。Interceptor只拦截Controller方法，所以要注意，返回ModelAndView后，后续对View的渲染就脱离了Interceptor的拦截范围。
使用Interceptor的好处是Interceptor本身是Spring管理的Bean，因此注入任意Bean都非常简单。此外，可以应用多个Interceptor，并通过简单的@Order指定顺序。先写一个LoggerInterceptor：
@Order(1)
@Component
public class LoggerInterceptor implements HandlerInterceptor {
final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass());
@Override
public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
logger.info("preHandle {}...", request.getRequestURI());
if (request.getParameter("debug") != null) {
PrintWriter pw = response.getWriter();
pw.write("DEBUG MODE
");
pw.flush();
return false;
}
return true;
}
@Override
public void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView) throws Exception {
logger.info("postHandle {}.", request.getRequestURI());
if (modelAndView != null) {
modelAndView.addObject("__time__", LocalDateTime.now());
}
}
@Override
public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {
logger.info("afterCompletion {}: exception = {}", request.getRequestURI(), ex);
}
}
一个Interceptor必须实现HandlerInterceptor接口，可以选择实现preHandle()、postHandle()和afterCompletion()方法。preHandle()是Controller方法调用前执行，postHandle()是Controller方法正常返回后执行，而afterCompletion()无论Controller方法是否抛异常都会执行，参数ex就是Controller方法抛出的异常（未抛出异常是null）。
在preHandle()中，也可以直接处理响应，然后返回false表示无需调用Controller方法继续处理了，通常在认证或者安全检查失败时直接返回错误响应。在postHandle()中，因为捕获了Controller方法返回的ModelAndView，所以可以继续往ModelAndView里添加一些通用数据，很多页面需要的全局数据如Copyright信息等都可以放到这里，无需在每个Controller方法中重复添加。
再继续添加一个AuthInterceptor，用于替代先前使用AuthFilter进行Basic认证的功能：
@Order(2)
@Component
public class AuthInterceptor implements HandlerInterceptor {
final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass());
@Autowired
UserService userService;
@Override
public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler)
throws Exception {
logger.info("pre authenticate {}...", request.getRequestURI());
try {
authenticateByHeader(request);
} catch (RuntimeException e) {
logger.warn("login by authorization header failed.", e);
}
return true;
}
private void authenticateByHeader(HttpServletRequest req) {
String authHeader = req.getHeader("Authorization");
if (authHeader != null && authHeader.startsWith("Basic ")) {
logger.info("try authenticate by authorization header...");
String up = new String(Base64.getDecoder().decode(authHeader.substring(6)), StandardCharsets.UTF_8);
int pos = up.indexOf(':');
if (pos > 0) {
String email = URLDecoder.decode(up.substring(0, pos), StandardCharsets.UTF_8);
String password = URLDecoder.decode(up.substring(pos + 1), StandardCharsets.UTF_8);
User user = userService.signin(email, password);
req.getSession().setAttribute(UserController.KEY_USER, user);
logger.info("user {} login by authorization header ok.", email);
}
}
}
}
这个AuthInterceptor是由Spring容器直接管理的，因此注入UserService非常方便。
最后，要让拦截器生效，在WebMvcConfigurer中注册所有的Interceptor：
@Bean
WebMvcConfigurer createWebMvcConfigurer(@Autowired HandlerInterceptor[] interceptors) {
return new WebMvcConfigurer() {
public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
for (var interceptor : interceptors) {
registry.addInterceptor(interceptor);
}
}
...
};
}
如果拦截器没有生效，请检查是否忘了在WebMvcConfigurer中注册。
处理异常
在Controller中，Spring MVC还允许定义基于@ExceptionHandler注解的异常处理方法。示例代码：
@Controller
public class UserController {
@ExceptionHandler(RuntimeException.class)
public ModelAndView handleUnknowException(Exception ex) {
return new ModelAndView("500.html", Map.of("error", ex.getClass().getSimpleName(), "message", ex.getMessage()));
}
...
}
异常处理方法没有固定的方法签名，可以传入Exception、HttpServletRequest等，返回值可以是void，也可以是ModelAndView，上述代码通过@ExceptionHandler(RuntimeException.class)表示当发生RuntimeException的时候，就自动调用此方法处理。
注意到我们返回了一个新的ModelAndView，这样在应用程序内部如果发生了预料之外的异常，可以给用户显示一个出错页面，而不是简单的500 Internal Server Error或404 Not Found。
可以编写多个错误处理方法，每个方法针对特定的异常。例如，处理LoginException使得页面可以自动跳转到登录页。
使用ExceptionHandler时，要注意它仅作用于当前的Controller，即ControllerA中定义的一个ExceptionHandler方法对ControllerB不起作用。如果我们有很多Controller，每个Controller都需要处理一些通用的异常，例如LoginException，避免重复代码：可以写一个父类，所有exception继承它，避免重复。
处理CORS
在开发REST应用时，很多时候，是通过页面的JavaScript和后端的REST API交互。
在JavaScript与REST交互的时候，有很多安全限制。默认情况下，浏览器按同源策略放行JavaScript调用API，即：
同源要求域名要完全相同（a.com和www.a.com不同），协议要相同（http和https不同），端口要相同 。
在域名a.com页面的JavaScript要调用B站b.com的API——CORS,全称Cross-Origin Resource Sharing，是HTML5规范定义的如何跨域访问资源。如果A站的JavaScript访问B站API的时候，B站能够返回响应头Access-Control-Allow-Origin: http://a.com，那么，浏览器就允许A站的JavaScript访问B站的API。
使用Spring的@RestController开发REST应用时，同样会面对跨域问题。如果允许指定的网站通过页面JavaScript访问这些REST API，就必须正确地设置CORS。设置CORS的方法：
使用@CrossOrigin
使用@CrossOrigin注解，可以在@RestController的class级别或方法级别定义一个@CrossOrigin，例如：
@CrossOrigin(origins = "http://local.liaoxuefeng.com:8080")
@RestController
@RequestMapping("/api")
public class ApiController {
...
}
上述定义在ApiController处的@CrossOrigin指定了只允许来自local.liaoxuefeng.com跨域访问，允许多个域访问需要写成数组形式，例如origins = {“http://a.com”, “https://www.b.com”})。如果要允许任何域访问，写成origins = "*"即可。
如果有多个REST Controller都需要使用CORS，那么，每个Controller都必须标注@CrossOrigin注解。
使用CorsRegistry（推荐）
在WebMvcConfigurer中定义一个全局CORS配置，示例：
@Bean
WebMvcConfigurer createWebMvcConfigurer() {
return new WebMvcConfigurer() {
@Override
public void addCorsMappings(CorsRegistry registry) {
registry.addMapping("/api/**")
.allowedOrigins("http://local.liaoxuefeng.com:8080")
.allowedMethods("GET", "POST")
.maxAge(3600);
// 可以继续添加其他URL规则:
// registry.addMapping("/rest/v2/**")...
}
};
}
这种方式可以创建一个全局CORS配置，如果仔细地设计URL结构可以一目了然地看到各个URL的CORS规则。
使用CorsFilter
用Spring提供的CorsFilter，在集成Filter中介绍了将Spring容器内置的Bean暴露为Servlet容器的Filter的方法，这种配置方式需要修改web.xml，也比较繁琐，不推荐。
国际化
在开发应用程序的时候，经常会遇到支持多语言的需求，这种支持多语言的功能称之为国际化。还有针对特定地区的本地化功能，本地化是指根据地区调整类似姓名、日期的显示等。
在Java中，支持多语言和本地化是通过MessageFormat配合Locale实现的：
// MessageFormat
import java.text.MessageFormat;
import java.util.Locale;
public class Time {
public static void main(String[] args) {
double price = 123.5;
int number = 10;
Object[] arguments = {
price, number };
MessageFormat mfUS = new MessageFormat("Pay {0,number,currency} for {1} books.", Locale.US);
System.out.println(mfUS.format(arguments));
MessageFormat mfZH = new MessageFormat("{1}本书一共{0,number,currency}。", Locale.CHINA);
System.out.println(mfZH.format(arguments));
}
}
对于Web应用程序，要实现国际化功能，主要是渲染View的时候，要把各种语言的资源文件提出来，这样，不同的用户访问同一个页面时，显示的语言就是不同的。
Spring MVC应用程序中实现国际化：
获取Locale
实现国际化的第一步是获取到用户的Locale。在Web应用程序中，HTTP规范规定了浏览器会在请求中携带Accept-Language头，用来指示用户浏览器设定的语言顺序，如：Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8,en;q=0.2
上述HTTP请求头表示优先选择简体中文，其次选择中文，最后选择英文。q表示权重，解析后获得一个根据优先级排序的语言列表，把它转换为Java的Locale，即获得了用户的Locale。大多数框架通常只返回权重最高的Locale。
Spring MVC通过LocaleResolver来自动从HttpServletRequest中获取Locale。有多种LocaleResolver的实现类，其中最常用的是CookieLocaleResolver：
@Bean
LocaleResolver createLocaleResolver() {
var clr = new CookieLocaleResolver();
clr.setDefaultLocale(Locale.ENGLISH);
clr.setDefaultTimeZone(TimeZone.getDefault());
return clr;
}
CookieLocaleResolver从HttpServletRequest中获取Locale时，首先根据一个特定的Cookie判断是否指定了Locale，如果没有，就从HTTP头获取，如果还没有，就返回默认的Locale。
当用户第一次访问网站时，CookieLocaleResolver只能从HTTP头获取Locale，即使用浏览器的默认语言。通常网站也允许用户自己选择语言，此时，CookieLocaleResolver就会把用户选择的语言存放到Cookie中，下一次访问时，就会返回用户上次选择的语言而不是浏览器默认语言。
提取资源文件
第二步是把写死在模板中的字符串以资源文件的方式存储在外部。对于多语言，主文件名如果命名为messages，那么资源文件必须按如下方式命名并放入classpath中：
- 默认语言，文件名必须为messages.properties；
- 简体中文，Locale是zh_CN，文件名必须为messages_zh_CN.properties；
- 日文，Locale是ja_JP，文件名必须为messages_ja_JP.properties；
- 其它更多语言……
每个资源文件都有相同的key，例如，默认语言是英文，文件messages.properties内容如下：
language.select=Language
home=Home
signin=Sign In
copyright=Copyright©{
0,number,#}
文件messages_zh_CN.properties内容如下：
language.select=语言
home=首页
signin=登录
copyright=版权所有©{
0,number,#}
创建MessageSource
第三步是创建一个Spring提供的MessageSource实例，它自动读取所有的.properties文件，并提供一个统一接口来实现“翻译”：
// code, arguments, locale:
String text = messageSource.getMessage("signin", null, locale);
其中，signin是我们在.properties文件中定义的key，第二个参数是Object[ ]数组作为格式化时传入的参数，最后一个参数就是获取的用户Locale实例。
创建MessageSource如下：
@Bean("i18n")//英文
MessageSource createMessageSource() {
var messageSource = new ResourceBundleMessageSource();
// 指定文件是UTF-8编码:
messageSource.setDefaultEncoding("UTF-8");
// 指定主文件名:
messageSource.setBasename("messages");
return messageSource;
}
ResourceBundleMessageSource会自动根据主文件名自动把所有相关语言的资源文件都读进来。
Spring容器会创建不只一个MessageSource实例，这里创建的这个MessageSource是专门给页面国际化使用的，因此命名为i18n，不会与其它MessageSource实例冲突。
实现多语言
要在View中使用MessageSource加上Locale输出多语言，通过编写一个MvcInterceptor，把相关资源注入到ModelAndView中：
@Component
public class MvcInterceptor implements HandlerInterceptor {
@Autowired
LocaleResolver localeResolver;
// 注意注入的MessageSource名称是i18n:
@Autowired
@Qualifier("i18n")
MessageSource messageSource;
public void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView) throws Exception {
if (modelAndView != null) {
// 解析用户的Locale:
Locale locale = localeResolver.resolveLocale(request);
// 放入Model:
modelAndView.addObject("__messageSource__", messageSource);
modelAndView.addObject("__locale__", locale);
}
}
}
不要忘了在WebMvcConfigurer中注册MvcInterceptor。现在，就可以在View中调用MessageSource.getMessage()方法来实现多语言：{ { __messageSource__.getMessage('signin', null, __locale__) }}
上述这种写法虽然可行，但格式太复杂了。使用View时，要根据每个特定的View引擎定制国际化函数。在Pebble中，可以封装一个国际化函数，名称就是下划线_，改造一下创建ViewResolver的代码：
@Bean
ViewResolver createViewResolver(@Autowired ServletContext servletContext, @Autowired @Qualifier("i18n") MessageSource messageSource) {
PebbleEngine engine = new PebbleEngine.Builder()
.autoEscaping(true)
.cacheActive(false)
.loader(new ServletLoader(servletContext))
// 添加扩展:
.extension(createExtension(messageSource))
.build();
PebbleViewResolver viewResolver = new PebbleViewResolver();
viewResolver.setPrefix("/WEB-INF/templates/");
viewResolver.setSuffix("");
viewResolver.setPebbleEngine(engine);
return viewResolver;
}
private Extension createExtension(MessageSource messageSource) {
return new AbstractExtension() {
@Override
public Map<String, Function> getFunctions() {
return Map.of("_", new Function() {
public Object execute(Map<String, Object> args, PebbleTemplate self, EvaluationContext context, int lineNumber) {
String key = (String) args.get("0");
List<Object> arguments = this.extractArguments(args);
Locale locale = (Locale) context.getVariable("__locale__");
return messageSource.getMessage(key, arguments.toArray(), "???" + key + "???", locale);
}
private List<Object> extractArguments(Map<String, Object> args) {
int i = 1;
List<Object> arguments = new ArrayList<>();
while (args.containsKey(String.valueOf(i))) {
Object param = args.get(String.valueOf(i));
arguments.add(param);
i++;
}
return arguments;
}
public List<String> getArgumentNames() {
return null;
}
});
}
};
}
这样，我们可以把多语言页面改写为：{ { _('signin') }}
如果是带参数的多语言，需要把参数传进去：{ { _('copyright', 2020) }}
使用其它View引擎时，也应当根据引擎接口实现更方便的语法。
切换Locale
需要允许用户手动切换Locale，编写一个LocaleController来实现该功能：
@Controller
public class LocaleController {
final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass());
@Autowired
LocaleResolver localeResolver;
@GetMapping("/locale/{lo}")
public String setLocale(@PathVariable("lo") String lo, HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
// 根据传入的lo创建Locale实例:
Locale locale = null;
int pos = lo.indexOf('_');
if (pos > 0) {
String lang = lo.substring(0, pos);
String country = lo.substring(pos + 1);
locale = new Locale(lang, country);
} else {
locale = new Locale(lo);
}
// 设定此Locale:
localeResolver.setLocale(request, response, locale);
logger.info("locale is set to {}.", locale);
// 刷新页面:
String referer = request.getHeader("Referer");
return "redirect:" + (referer == null ? "/" : referer);
}
}
异步处理
在Servlet模型中，每个请求都是由某个线程处理，然后，将响应写入IO流，发送给客户端。从开始处理请求，到写入响应完成，都是在同一个线程中处理的。
实现Servlet容器的时候，只要每处理一个请求，就创建一个新线程处理它，就能保证正确实现了Servlet线程模型。在实际产品中，例如Tomcat，总是通过线程池来处理请求，它仍然符合一个请求从头到尾都由某一个线程处理。
Spring的JDBC事务是基于ThreadLocal实现的，不切换线程以避免事务乱套。很多安全认证，也是基于ThreadLocal实现的，可以保证在处理请求的过程中，各个线程互不影响。
如果一个请求处理的时间较长，例如几秒钟甚至更长，那么，这种基于线程池的同步模型很快就会把所有线程耗尽，导致服务器无法响应新的请求。如果把长时间处理的请求改为异步处理，那么线程池的利用率就会大大提高。Servlet从3.0规范开始添加了异步支持，允许对一个请求进行异步处理。
Spring MVC中如何实现对请求进行异步处理的逻辑？首先建立一个Web工程，然后编辑web.xml文件如下：
<web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_3_1.xsd"
version="3.1">
<display-name>Archetype Created Web Applicationdisplay-name>
<servlet>
<servlet-name>dispatcherservlet-name>
<servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServletservlet-class>
<init-param>
<param-name>contextClassparam-name>
<param-value>org.springframework.web.context.support.AnnotationConfigWebApplicationContextparam-value>
init-param>
<init-param>
<param-name>contextConfigLocationparam-name>
<param-value>com.itranswarp.learnjava.AppConfigparam-value>
init-param>
<load-on-startup>0load-on-startup>
<async-supported>trueasync-supported>
servlet>
<servlet-mapping>
<servlet-name>dispatcherservlet-name>
<url-pattern>/*url-pattern>
servlet-mapping>
web-app>
和普通的MVC程序相比，这个web.xml主要有几点不同：
- 不能再使用的DTD声明，必须用新的支持Servlet 3.1规范的XSD声明
- 对DispatcherServlet的配置多了一个，默认值是false，必须明确写成true，这样Servlet容器才会支持async处理。
在Controller中编写async处理逻辑。以ApiController为例，演示如何异步处理请求。
第一种async处理方式是返回一个Callable，Spring MVC自动把返回的Callable放入线程池执行，等待结果返回后再写入响应：
@GetMapping("/users")
public Callable<List<User>> users() {
return () -> {
// 模拟3秒耗时:
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
}
return userService.getUsers();
};
}
第二种async处理方式是返回一个DeferredResult对象，然后在另一个线程中，设置此对象的值并写入响应：
@GetMapping("/users/{id}")
public DeferredResult<User> user(@PathVariable("id") long id) {
DeferredResult<User> result = new DeferredResult<>(3000L); // 3秒超时
new Thread(() -> {
// 等待1秒:
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
}
try {
User user = userService.getUserById(id);
// 设置正常结果并由Spring MVC写入Response:
result.setResult(user);
} catch (Exception e) {
// 设置错误结果并由Spring MVC写入Response:
result.setErrorResult(Map.of("error", e.getClass().getSimpleName(), "message", e.getMessage()));
}
}).start();
return result;
}
使用DeferredResult时，可以设置超时，超时会自动返回超时错误响应。在另一个线程中，可以调用setResult()写入结果，也可以调用setErrorResult()写入一个错误结果。
使用Filter
使用async模式（异步）处理请求时，原有的Filter也可以工作，但必须在web.xml中添加
<web-app ...>
...
<filter>
<filter-name>sync-filterfilter-name>
<filter-class>com.itranswarp.learnjava.web.SyncFilterfilter-class>
filter>
<filter>
<filter-name>async-filterfilter-name>
<filter-class>com.itranswarp.learnjava.web.AsyncFilterfilter-class>
<async-supported>trueasync-supported>
filter>
<filter-mapping>
<filter-name>sync-filterfilter-name>
<url-pattern>/api/versionurl-pattern>
filter-mapping>
<filter-mapping>
<filter-name>async-filterfilter-name>
<url-pattern>/api/*url-pattern>
filter-mapping>
...
web-app>
一个声明为支持的Filter既可以过滤async处理请求，也可以过滤正常的同步处理请求，如果一个普通的Filter遇到async请求时，会直接报错，因此，务必注意普通Filter的
在实际使用时，经常用到的就是DeferredResult，因为返回DeferredResult时，可以设置超时、正常结果和错误结果，易于编写比较灵活的逻辑。
使用async异步处理响应时，在另一个异步线程中的事务和Controller方法中执行的事务不是同一个事务，在Controller中绑定的ThreadLocal信息也无法在异步线程中获取。
小结：在Spring MVC中异步处理请求需要正确配置web.xml，并返回Callable或DeferredResult对象。
使用WebSocket
WebSocket是一种基于HTTP的长链接技术。传统的HTTP协议是一种请求-响应模型，如果浏览器不发送请求，那么服务器无法主动给浏览器推送数据。如果需要定期给浏览器推送数据，例如股票行情，或者不定期给浏览器推送数据，例如在线聊天，基于HTTP协议实现这类需求，只能依靠浏览器的JavaScript定时轮询，效率很低且实时性不高。
因为HTTP本身是基于TCP连接的，所以，WebSocket在HTTP协议的基础上做了一个简单的升级，即建立TCP连接后，浏览器发送请求时，附带几个头：表示客户端希望升级连接，变成长连接的WebSocket：
GET /chat HTTP/1.1
Host: www.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
服务器返回升级成功的响应：
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
收到成功响应后表示WebSocket“握手”成功，这样，代表WebSocket的这个TCP连接将不会被服务器关闭，而是一直保持，服务器可随时向浏览器推送消息，浏览器也可随时向服务器推送消息。双方推送的消息既可以是文本消息，也可以是二进制消息，绝大部分应用程序会推送基于JSON的文本消息。
现代浏览器都已经支持WebSocket协议，服务器则需要底层框架支持。Java的Servlet规范从3.1开始支持WebSocket，所以，必须选择支持Servlet 3.1或更高规范的Servlet容器，才能支持WebSocket。最新版本的Tomcat、Jetty等开源服务器均支持WebSocket。
演示如何在Spring MVC中实现对WebSocket的支持。首先需要在pom.xml中加入以下依赖：
- org.apache.tomcat.embed:tomcat-embed-websocket:9.0.26
- org.springframework:spring-websocket:5.2.0.RELEASE
第一项是嵌入式Tomcat支持WebSocket的组件，第二项是Spring封装的支持WebSocket的接口。
接下来需要在AppConfig中加入Spring Web对WebSocket的配置，此处需要创建一个WebSocketConfigurer实例：
@Bean
WebSocketConfigurer createWebSocketConfigurer(
@Autowired ChatHandler chatHandler,
@Autowired ChatHandshakeInterceptor chatInterceptor)
{
return new WebSocketConfigurer() {
public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {
// 把URL与指定的WebSocketHandler关联，可关联多个:
registry.addHandler(chatHandler, "/chat").addInterceptors(chatInterceptor);
}
};
}
此实例在内部通过WebSocketHandlerRegistry注册能处理WebSocket的WebSocketHandler，以及可选的WebSocket拦截器HandshakeInterceptor。注入的这两个类都是自己编写的业务逻辑，后面详细讨论如何编写它们，只需关注浏览器连接到WebSocket的URL是/chat。
处理WebSocket连接
和处理普通HTTP请求不同，没法用一个方法处理一个URL。Spring提供了TextWebSocketHandler和BinaryWebSocketHandler分别处理文本消息和二进制消息，这里选择文本消息作为聊天室的协议，因此，ChatHandler需要继承自TextWebSocketHandler：
@Component
public class ChatHandler extends TextWebSocketHandler {
...
}
当浏览器请求一个WebSocket连接后，如果成功建立连接，Spring会自动调用afterConnectionEstablished()方法，任何原因导致WebSocket连接中断时，Spring会自动调用afterConnectionClosed方法，因此，覆写这两个方法即可处理连接成功和结束后的业务逻辑：
@Component
public class ChatHandler extends TextWebSocketHandler {
// 保存所有Client的WebSocket会话实例:
private Map<String, WebSocketSession> clients = new ConcurrentHashMap<>();
@Override
public void afterConnectionEstablished(WebSocketSession session) throws Exception {
// 新会话根据ID放入Map:
clients.put(session.getId(), session);
session.getAttributes().put("name", "Guest1");
}
@Override
public void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, CloseStatus status) throws Exception {
clients.remove(session.getId());
}
}
每个WebSocket会话以WebSocketSession表示，且已分配唯一ID。和WebSocket相关的数据，例如用户名称等，均可放入关联的getAttributes()中。
用实例变量clients持有当前所有的WebSocketSession是为了广播，即向所有用户推送同一消息时，可以这么写：
String json = ...
TextMessage message = new TextMessage(json);
for (String id : clients.keySet()) {
WebSocketSession session = clients.get(id);
session.sendMessage(message);
}
发送的消息是序列化后的JSON，可以用ChatMessage表示：
public class ChatMessage {
public long timestamp;
public String name;
public String text;
}
每收到一个用户的消息后，我们就需要广播给所有用户：
@Component
public class ChatHandler extends TextWebSocketHandler {
...
@Override
protected void handleTextMessage(WebSocketSession session, TextMessage message) throws Exception {
String s = message.getPayload();
String r = ... // 根据输入消息构造待发送消息
broadcastMessage(r); // 推送给所有用户
}
}
如果要推送给指定的几个用户，那就需要在clients中根据条件查找出某些WebSocketSession，然后发送消息。
在注册WebSocket时还传入了一个ChatHandshakeInterceptor，这个类实际上可以从HttpSessionHandshakeInterceptor继承，它的主要作用是在WebSocket建立连接后，把HttpSession的一些属性复制到WebSocketSession，例如，用户的登录信息等：
@Component
public class ChatHandshakeInterceptor extends HttpSessionHandshakeInterceptor {
public ChatHandshakeInterceptor() {
// 指定从HttpSession复制属性到WebSocketSession:
super(List.of(UserController.KEY_USER));
}
}
这样，在ChatHandler中，可以从WebSocketSession.getAttributes()中获取到复制过来的属性。
客户端开发
在完成了服务器端的开发后，还需要在页面编写一点JavaScript逻辑：
// 创建WebSocket连接:
var ws = new WebSocket('ws://' + location.host + '/chat');
// 连接成功时:
ws.addEventListener('open', function (event) {
console.log('websocket connected.');
});
// 收到消息时:
ws.addEventListener('message', function (event) {
console.log('message: ' + event.data);
var msgs = JSON.parse(event.data);
// TODO:
});
// 连接关闭时:
ws.addEventListener('close', function () {
console.log('websocket closed.');
});
// 绑定到全局变量:
window.chatWs = ws;
用户可以在连接成功后任何时候给服务器发送消息：
var inputText = 'Hello, WebSocket.';
window.chatWs.send(JSON.stringify({
text: inputText}));
集成第三方组件
集成JavaMail
在服务器端，主要以发送邮件为主，例如在注册成功、登录时、购物付款后通知用户，基本上不会遇到接收用户邮件的情况，只讨论如何在Spring中发送邮件。
在Spring中，发送邮件最终也是需要JavaMail，Spring只对JavaMail做了一点简单的封装，目的是简化代码。为了在Spring中集成JavaMail，在pom.xml中添加以下依赖：
- org.springframework:spring-context-support:5.2.0.RELEASE
- javax.mail:javax.mail-api:1.6.2
- com.sun.mail:javax.mail:1.6.2
以及其他Web相关依赖。
希望用户在注册成功后能收到注册邮件，先定义一个JavaMailSender的Bean：
@Bean
JavaMailSender createJavaMailSender(
// smtp.properties:
@Value("${smtp.host}") String host,
@Value("${smtp.port}") int port,
@Value("${smtp.auth}") String auth,
@Value("${smtp.username}") String username,
@Value("${smtp.password}") String password,
@Value("${smtp.debug:true}") String debug)
{
var mailSender = new JavaMailSenderImpl();
mailSender.setHost(host);
mailSender.setPort(port);
mailSender.setUsername(username);
mailSender.setPassword(password);
Properties props = mailSender.getJavaMailProperties();
props.put("mail.transport.protocol", "smtp");
props.put("mail.smtp.auth", auth);
if (port == 587) {
props.put("mail.smtp.starttls.enable", "true");
}
if (port == 465) {
props.put("mail.smtp.socketFactory.port", "465");
props.put("mail.smtp.socketFactory.class", "javax.net.ssl.SSLSocketFactory");
}
props.put("mail.debug", debug);
return mailSender;
}
JavaMailSender接口的实现类是JavaMailSenderImpl，初始化时，传入的参数与JavaMail是完全一致的。
另外注意到需要注入的属性是从smtp.properties中读取的，因此，AppConfig导入的就不止一个.properties文件，可以导入多个：
@Configuration
@ComponentScan
@EnableWebMvc
@EnableTransactionManagement
@PropertySource({
"classpath:/jdbc.properties", "classpath:/smtp.properties" })
public class AppConfig {
...
}
下一步是封装一个MailService，并定义sendRegistrationMail()方法：
@Component
public class MailService {
@Value("${smtp.from}")
String from;
@Autowired
JavaMailSender mailSender;
public void sendRegistrationMail(User user) {
try {
MimeMessage mimeMessage = mailSender.createMimeMessage();
MimeMessageHelper helper = new MimeMessageHelper(mimeMessage, "utf-8");
helper.setFrom(from);
helper.setTo(user.getEmail());
helper.setSubject("Welcome to Java course!");
String html = String.format("Hi, %s,
Welcome to Java course!
Sent at %s
", user.getName(), LocalDateTime.now());
helper.setText(html, true);
mailSender.send(mimeMessage);
} catch (MessagingException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
MimeMessage是JavaMail的邮件对象，而MimeMessageHelper是Spring提供的用于简化设置MimeMessage的类，比如设置HTML邮件就可以直接调用setText(String text, boolean html)方法，而不必再调用比较繁琐的JavaMail接口方法。
最后一步是调用JavaMailSender.send()方法把邮件发送出去。
在MVC的某个Controller方法中，当用户注册成功后，就启动一个新线程来异步发送邮件：
User user = userService.register(email, password, name);
logger.info("user registered: {}", user.getEmail());
// send registration mail:
new Thread(() -> {
mailService.sendRegistrationMail(user);
}).start();
因为发送邮件是一种耗时的任务，从几秒到几分钟不等，异步发送是保证页面能快速显示的必要措施。这里直接启动了一个新的线程，但实际上还有更优化的方法。
集成JMS
JMS即Java Message Service，是JavaEE的消息服务接口。JMS主要有两个版本：1.1和2.0。2.0和1.1相比，主要是简化了收发消息的代码。
所谓消息服务，就是两个进程之间，通过消息服务器传递消息：（比如生产者消费者）
使用消息服务，而不是直接调用对方的API，好处是：
- 双方各自无需知晓对方的存在，消息可以异步处理，因为消息服务器会在Consumer离线的时候自动缓存消息；
- 如果Producer发送的消息频率高于Consumer的处理能力，消息可以积压在消息服务器，不至于压垮Consumer；
- 通过一个消息服务器，可以连接多个Producer和多个Consumer。
消息服务在各类应用程序中非常有用，所以JavaEE专门定义了JMS规范。JMS是一组接口定义，要使用JMS，还需要选择一个具体的JMS产品。常用的JMS服务器有开源的ActiveMQ，商业服务器如WebLogic、WebSphere等也内置了JMS支持。这里选择开源的ActiveMQ作为JMS服务器，在开发JMS之前必须首先安装ActiveMQ（安装配置略）。
在编写JMS代码之前，首先得理解JMS的消息模型。JMS把生产消息的一方称为Producer，处理消息的一方称为Consumer。有两种类型的消息通道，一种是Queue：
一种是Topic：
区别在于，Queue是一种一对一的通道，如果Consumer离线无法处理消息时，Queue会把消息存起来，等Consumer再次连接的时候发给它。设定了持久化机制的Queue不会丢失消息。如果有多个Consumer接入同一个Queue，那么它们等效于以集群方式处理消息，例如，发送方发送的消息是A，B，C，D，E，F，两个Consumer可能分别收到A，C，E和B，D，F，即每个消息只会交给其中一个Consumer处理。
Topic则是一种一对多通道。一个Producer发出的消息，会被多个Consumer同时收到，即每个Consumer都会收到一份完整的消息流。如果消息服务器不存储Topic消息，那么离线的Consumer会丢失部分离线时期的消息，如果消息服务器存储了Topic消息，那么离线的Consumer可以收到自上次离线时刻开始后产生的所有消息。JMS规范通过Consumer指定一个持久化订阅可以在上线后收取所有离线期间的消息，如果指定的是非持久化订阅，那么离线期间的消息会全部丢失。
如果一个Topic的消息全部都持久化了，并且只有一个Consumer，那么它和Queue其实是一样的。实际上，很多消息服务器内部都只有Topic类型的消息架构，Queue可以通过Topic“模拟”出来。
无论是Queue还是Topic，对Producer没有什么要求。多个Producer也可以写入同一个Queue或者Topic，此时消息服务器内部会自动排序确保消息总是有序的。
以上是消息服务的基本模型。具体到某个消息服务器时，Producer和Consumer通常是通过TCP连接消息服务器，在编写JMS程序时，又会遇到ConnectionFactory、Connection、Session等概念，其实这和JDBC连接是类似的：
- ConnectionFactory：代表一个到消息服务器的连接池，类似JDBC的DataSource；
- Connection：代表一个到消息服务器的连接，类似JDBC的Connection；
- Session：代表一个经过认证后的连接会话；
- Message：代表一个消息对象。
在JMS 1.1中，发送消息的典型代码如下：
try {
Connection connection = null;
try {
// 创建连接:
connection = connectionFactory.createConnection();
// 创建会话:
Session session = connection.createSession(false,Session.AUTO_ACKNOWLEDGE);
// 创建一个Producer并关联到某个Queue:
MessageProducer messageProducer = session.createProducer(queue);
// 创建一个文本消息:
TextMessage textMessage = session.createTextMessage(text);
// 发送消息:
messageProducer.send(textMessage);
} finally {
// 关闭连接:
if (connection != null) {
connection.close();
}
}
} catch (JMSException ex) {
// 处理JMS异常
}
JMS 2.0改进了一些API接口，发送消息变得更简单：
try (JMSContext context = connectionFactory.createContext()) {
context.createProducer().send(queue, text);
}
JMSContext实现了AutoCloseable接口，可以使用try(resource)语法，代码更简单。
开始开发JMS应用，首先在pom.xml中添加如下依赖：
- org.springframework:spring-jms:5.2.0.RELEASE
- javax.jms:javax.jms-api:2.0.1
- org.apache.activemq:artemis-jms-client:2.13.0
- io.netty:netty-handler-proxy:4.1.45.Final
在AppConfig中，通过@EnableJms让Spring自动扫描JMS相关的Bean，并加载JMS配置文件jms.properties：
@Configuration
@ComponentScan
@EnableWebMvc
@EnableJms // 启用JMS
@EnableTransactionManagement
@PropertySource({
"classpath:/jdbc.properties", "classpath:/jms.properties" })
public class AppConfig {
...
}
首先要创建的Bean是ConnectionFactory，即连接消息服务器的连接池：
@Bean
ConnectionFactory createJMSConnectionFactory(
@Value("${jms.uri:tcp://localhost:61616}") String uri,
@Value("${jms.username:admin}") String username,
@Value("${jms.password:password}") String password)
{
return new ActiveMQJMSConnectionFactory(uri, username, password);
}
因为使用的消息服务器是ActiveMQ Artemis，所以ConnectionFactory的实现类就是消息服务器提供的ActiveMQJMSConnectionFactory，它需要的参数均由配置文件读取后传入，并设置了默认值。
再创建一个JmsTemplate，它是Spring提供的一个工具类，和JdbcTemplate类似，可以简化发送消息的代码：
@Bean
JmsTemplate createJmsTemplate(@Autowired ConnectionFactory connectionFactory) {
return new JmsTemplate(connectionFactory);
}
下一步创建JmsListenerContainerFactory，
@Bean("jmsListenerContainerFactory")
DefaultJmsListenerContainerFactory createJmsListenerContainerFactory(@Autowired ConnectionFactory connectionFactory) {
var factory = new DefaultJmsListenerContainerFactory();
factory.setConnectionFactory(connectionFactory);
return factory;
}
除了必须指定Bean的名称为jmsListenerContainerFactory外，这个Bean的作用是处理和Consumer相关的Bean。先跳过它的原理，继续编写MessagingService来发送消息：
@Component
public class MessagingService {
@Autowired ObjectMapper objectMapper;
@Autowired JmsTemplate jmsTemplate;
public void sendMailMessage(MailMessage msg) throws Exception {
String text = objectMapper.writeValueAsString(msg);
jmsTemplate.send("jms/queue/mail", new MessageCreator() {
public Message createMessage(Session session) throws JMSException {
return session.createTextMessage(text);
}
});
}
}
最常用的是发送基于JSON的文本消息，上述代码通过JmsTemplate创建一个TextMessage并发送到名称为jms/queue/mail的Queue。
注意：Artemis消息服务器默认配置下会自动创建Queue，因此不必手动创建一个名为jms/queue/mail的Queue，但不是所有的消息服务器都会自动创建Queue，生产环境的消息服务器通常会关闭自动创建功能，需要手动创建Queue。
MailMessage是自己定义的一个JavaBean，真正的JMS消息是创建的TextMessage，它的内容是JSON。
当用户注册成功后，就调用MessagingService.sendMailMessage()发送一条JMS消息。
如何处理消息，即编写Consumer。可以创建另一个Java进程来处理消息，但对于简单的Web程序来说没有必要，直接在同一个Web应用中接收并处理消息即可。处理消息的核心代码是编写一个Bean，并在处理方法上标注@JmsListener：
@Component
public class MailMessageListener {
final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass());
@Autowired ObjectMapper objectMapper;
@Autowired MailService mailService;
@JmsListener(destination = "jms/queue/mail", concurrency = "10")
public void onMailMessageReceived(Message message) throws Exception {
logger.info("received message: " + message);
if (message instanceof TextMessage) {
String text = ((TextMessage) message).getText();
MailMessage mm = objectMapper.readValue(text, MailMessage.class);
mailService.sendRegistrationMail(mm);
} else {
logger.error("unable to process non-text message!");
}
}
}
注意到@JmsListener指定了Queue的名称，凡是发到此Queue的消息都会被这个onMailMessageReceived()方法处理，方法参数是JMS的Message接口，通过强制转型为TextMessage并提取JSON，反序列化后获得自定义的JavaBean，也就获得了发送邮件所需的所有信息。
Spring处理JMS消息的流程是什么？如果直接调用JMS的API来处理消息，那么编写的代码大致如下：
// 创建JMS连接:
Connection connection = connectionFactory.createConnection();
// 创建会话:
Session session = connection.createSession(false, Session.AUTO_ACKNOWLEDGE);
// 创建一个Consumer:
MessageConsumer consumer = session.createConsumer(queue);
// 为Consumer指定一个消息处理器:
consumer.setMessageListener(new MessageListener() {
public void onMessage(Message message) {
// 在此处理消息...
}
});
// 启动接收消息的循环:
connection.start();
自己编写的MailMessageListener.onMailMessageReceived()相当于消息处理器：
consumer.setMessageListener(new MessageListener() {
public void onMessage(Message message) {
mailMessageListener.onMailMessageReceived(message);
}
});
Spring根据AppConfig的注解@EnableJms自动扫描带有@JmsListener的Bean方法，并为其创建一个MessageListener把它包装起来。
注意到前面还创建了一个JmsListenerContainerFactory的Bean，它的作用就是为每个MessageListener创建MessageConsumer并启动消息接收循环。
再注意到@JmsListener还有一个concurrency参数，10表示可以最多同时并发处理10个消息，5-10表示并发处理的线程可以在5~10之间调整。
因此，Spring在通过MessageListener接收到消息后，并不是直接调用mailMessageListener.onMailMessageReceived()，而是用线程池调用，因此，要时刻牢记，onMailMessageReceived()方法可能被多线程并发执行，一定要保证线程安全。
总结一下Spring接收消息的步骤：
通过JmsListenerContainerFactory配合@EnableJms扫描所有@JmsListener方法，自动创建MessageConsumer、MessageListener以及线程池，启动消息循环接收处理消息，最终由自己编写的@JmsListener方法处理消息，可能会由多线程同时并发处理。
使用Scheduler
在很多应用程序中，经常需要执行定时任务。例如，每天或每月给用户发送账户汇总报表，定期检查并发送系统状态报告，等等。Java标准库本身就提供了定时执行任务的功能。在Spring中，使用定时任务更简单，不需要手写线程池相关代码，只需要两个注解即可。以实际代码为例，建立工程spring-integration-schedule，无需额外的依赖，可以直接在AppConfig中加上@EnableScheduling就开启了定时任务的支持：
@Configuration
@ComponentScan
@EnableWebMvc
@EnableScheduling
@EnableTransactionManagement
@PropertySource({
"classpath:/jdbc.properties", "classpath:/task.properties" })
public class AppConfig {
...
}
直接在一个Bean中编写一个public void无参数方法，然后加上@Scheduled注解：
@Component
public class TaskService {
final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass());
@Scheduled(initialDelay = 60_000, fixedRate = 60_000)
public void checkSystemStatusEveryMinute() {
logger.info("Start check system status...");
}
}
上述注解指定了启动延迟60秒，并以60秒的间隔执行任务。除了可以使用fixedRate外，还可以使用fixedDelay。
实际开发中会遇到一个问题，因为Java的注解全部是常量，写死了fixedDelay=30000，如果根据实际情况要改成60秒可以把定时任务的配置放到配置文件中，例如task.properties：task.checkDiskSpace=30000
这样就可以随时修改配置文件而无需动代码。但是在代码中，需要用fixedDelayString取代fixedDelay：
@Component
public class TaskService {
...
@Scheduled(initialDelay = 30_000, fixedDelayString = "${task.checkDiskSpace:30000}")
public void checkDiskSpaceEveryMinute() {
logger.info("Start check disk space...");
}
}
注解参数fixedDelayString是一个属性占位符，并配有默认值30000，Spring在处理@Scheduled注解时，如果遇到String，会根据占位符自动用配置项替换，这样就可以灵活地修改定时任务的配置。
此外，fixedDelayString还可以使用更易读的Duration，例如：@Scheduled(initialDelay = 30_000, fixedDelayString = "${task.checkDiskSpace:PT2M30S}")
以字符串PT2M30S表示的Duration就是2分30秒，多个@Scheduled方法完全可以放到一个Bean中，这样便于统一管理各类定时任务。
使用Cron任务
还有一类定时任务，它不是简单的重复执行，而是按时间触发，称为Cron任务，例如：每天凌晨2:15执行报表任务；
每个工作日12:00执行特定任务……
Cron源自Unix/Linux系统自带的crond守护进程，以一个简洁的表达式定义任务触发时间。在Spring中，也可以使用Cron表达式来执行Cron任务，在Spring中，它的格式是：秒 分 小时 天 月份 星期 年
年是可以忽略的，通常不写。每天凌晨2:15执行的Cron表达式就是：0 15 2 * * *
每个工作日12:00执行的Cron表达式就是：0 0 12 * * MON-FRI
每个月1号，2号，3号和10号12:00执行的Cron表达式就是：0 0 12 1-3,10 * *
在Spring中，定义一个每天凌晨2:15执行的任务：
@Component
public class TaskService {
...
@Scheduled(cron = "${task.report:0 15 2 * * *}")
public void cronDailyReport() {
logger.info("Start daily report task...");
}
}
Cron任务同样可以使用属性占位符，这样修改起来更加方便。
Cron表达式还可以表达每10分钟执行，例如：0 */10 * * * *这样，在每个小时的0:00，10:00，20:00，30:00，40:00，50:00均会执行任务，实际上它可以取代fixedRate类型的定时任务。
集成Quartz
在Spring中使用定时任务和Cron任务都十分简单，但是要注意到，这些任务的调度都是在每个JVM进程中的。如果在本机启动两个进程，或者在多台机器上启动应用，这些进程的定时任务和Cron任务都是独立运行的，互不影响。
如果一些定时任务要以集群的方式运行，例如每天23:00执行检查任务，只需要集群中的一台运行即可，这个时候，可以考虑使用Quartz。
Quartz可以配置一个JDBC数据源，以便存储所有的任务调度计划以及任务执行状态。也可以使用内存来调度任务，但这样配置就和使用Spring的调度没啥区别了，额外集成Quartz的意义就不大。
Quartz的JDBC配置比较复杂，Spring对其也有一定的支持。要详细了解Quartz的集成，请参考Spring的文档。
集成JMX
JMX是Java Management Extensions，它是一个Java平台的管理和监控接口。为什么要搞JMX呢？因为在所有的应用程序中，对运行中的程序进行监控都是非常重要的，Java应用程序也不例外。我们肯定希望知道Java应用程序当前的状态，例如，占用了多少内存，分配了多少内存，当前有多少活动线程，有多少休眠线程等等。如何获取这些信息呢？
为了标准化管理和监控，Java平台使用JMX作为管理和监控的标准接口，任何程序，只要按JMX规范访问这个接口，就可以获取所有管理与监控信息。
实际上，常用的运维监控如Zabbix、Nagios等工具对JVM本身的监控都是通过JMX获取的信息。
因为JMX是一个标准接口，不但可以用于管理JVM，还可以管理应用程序自身。下图是JMX的架构：
JMX把所有被管理的资源都称为MBean（Managed Bean），这些MBean全部由MBeanServer管理，如果要访问MBean，可以通过MBeanServer对外提供的访问接口，例如通过RMI或HTTP访问。
注意到使用JMX不需要安装任何额外组件，也不需要第三方库，因为MBeanServer已经内置在JavaSE标准库中了。JavaSE还提供了一个jconsole程序，用于通过RMI连接到MBeanServer，这样就可以管理整个Java进程。
除了JVM会把自身的各种资源以MBean注册到JMX中，我们自己的配置、监控信息也可以作为MBean注册到JMX，这样，管理程序就可以直接控制我们暴露的MBean。因此，应用程序使用JMX，只需要两步：
1、编写MBean提供管理接口和监控数据；
2、注册MBean。
在Spring应用程序中，使用JMX只需要一步：编写MBean提供管理接口和监控数据。
第二步注册的过程由Spring自动完成。以实际工程为例，首先在AppConfig中加上@EnableMBeanExport注解，告诉Spring自动注册MBean：
@Configuration
@ComponentScan
@EnableWebMvc
@EnableMBeanExport // 自动注册MBean
@EnableTransactionManagement
@PropertySource({
"classpath:/jdbc.properties" })
public class AppConfig {
...
}
剩下的全部工作就是编写MBean。以实际问题为例，假设希望给应用程序添加一个IP黑名单功能，凡是在黑名单中的IP禁止访问，传统的做法是定义一个配置文件，启动的时候读取。如果要修改黑名单怎么办？修改配置文件，然后重启应用程序。
但是每次都重启应用程序实在是太麻烦了，能不能不重启应用程序？可以自己写一个定时读取配置文件的功能，检测到文件改动时自动重新读取。上述需求本质上是在应用程序运行期间对参数、配置等进行热更新并要求尽快生效。如果以JMX的方式实现，我们不必自己编写自动重新读取等任何代码，只需要提供一个符合JMX标准的MBean来存储配置即可。
还是以IP黑名单为例，JMX的MBean通常以MBean结尾，因此我们遵循标准命名规范，首先编写一个BlacklistMBean：
public class BlacklistMBean {
private Set<String> ips = new HashSet<>();
public String[] getBlacklist() {
return ips.toArray(String[]::new);
}
public void addBlacklist(String ip) {
ips.add(ip);
}
public void removeBlacklist(String ip) {
ips.remove(ip);
}
public boolean shouldBlock(String ip) {
return ips.contains(ip);
}
}
使用JMX的客户端来实时热更新这个MBean，所以要给它加上一些注解，让Spring能根据注解自动把相关方法注册到MBeanServer中：
@Component
@ManagedResource(objectName = "sample:name=blacklist", description = "Blacklist of IP addresses")
public class BlacklistMBean {
private Set<String> ips = new HashSet<>();
@ManagedAttribute(description = "Get IP addresses in blacklist")
public String[] getBlacklist() {
return ips.toArray(String[]::new);
}
@ManagedOperation
@ManagedOperationParameter(name = "ip", description = "Target IP address that will be added to blacklist")
public void addBlacklist(String ip) {
ips.add(ip);
}
@ManagedOperation
@ManagedOperationParameter(name = "ip", description = "Target IP address that will be removed from blacklist")
public void removeBlacklist(String ip) {
ips.remove(ip);
}
public boolean shouldBlock(String ip) {
return ips.contains(ip);
}
}
BlacklistMBean首先是一个标准的Spring管理的Bean，其次，添加了@ManagedResource表示这是一个MBean，将要被注册到JMX。objectName指定了这个MBean的名字，通常以company:name=Xxx来分类MBean。
对于属性，使用@ManagedAttribute注解标注。上述MBean只有get属性，没有set属性，说明这是一个只读属性。
对于操作，使用@ManagedOperation注解标准。上述MBean定义了两个操作：addBlacklist()和removeBlacklist()，其他方法如shouldBlock()不会被暴露给JMX。
使用MBean和普通Bean是完全一样的。例如，我们在BlacklistInterceptor对IP进行黑名单拦截：
@Order(1)
@Component
public class BlacklistInterceptor implements HandlerInterceptor {
final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass());
@Autowired
BlacklistMBean blacklistMBean;
@Override
public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler)
throws Exception {
String ip = request.getRemoteAddr();
logger.info("check ip address {}...", ip);
// 是否在黑名单中:
if (blacklistMBean.shouldBlock(ip)) {
logger.warn("will block ip {} for it is in blacklist.", ip);
// 发送403错误响应:
response.sendError(403);
return false;
}
return true;
}
}
下一步就是正常启动Web应用程序，不要关闭它，打开另一个命令行窗口，输入jconsole启动JavaSE自带的一个JMX客户端：
通过jconsole连接到一个Java进程最简单的方法是直接在Local Process中找到正在运行的AppConfig，点击Connect即可连接到我们当前正在运行的Web应用，在jconsole中可直接看到内存、CPU等资源的监控。