Spring事务、设计模式以及SpringBoot自动装配原理

Spring的事务概念：事务是对数据库进行操作的最小单元，事务中的一组操作要么都执行，要么都不执行（回滚）。mysql中支持事务的引擎是innodb。且事务有四大特性：原子性、一致性、隔离性和持久性；
原子性：指事务中的所有操作要么全部成功，当中间有某个环节发生错误时，就会进行回滚（恢复到事务操作前的数据）。
一致性：事务操作前后数据库的完整性没有被破坏
隔离性：数据库允许多个并发事务同时对其数据进行读写和修改的能力，隔离性可以防止多个事务并发执行时由于交叉执行而导致数据的不一致。根据隔离级别可以分为：读未提交（隔离级别最低）、读已提交、可重复读、串行化（性能最低、隔离级别最高）

Spring中的事务操作：分为编程式事务管理（TransactionTemplate、TransactionManager）和声明式事务管理（@Transactional注解）
声明式事务管理中，@Transactional注解中的propagation 属性用来定义该事务的传播行为，事务的传播行为是为了解决业务层方法之间互相调用的事务问题。
1、Propagation.REQUIRED（注解默认传播行为），外部方法没有开启事务，Propagation.REQUIRED修饰的内部方法就会新开启自己的事务，且开启的事务相互独立互不干扰；外部方法开启了事务且标注属性也是Propagation.REQUIRED，则所有Propagation.REQUIRED修饰的内部方法和外部方法属于同一个事务，只要有一个方法回滚，整个事务都回滚。
2、Propagation.REQUIRES_NEW：创建一个新事务，若当前存在事务，则把当前事务挂起，即不管外部方法是否开启事务，Propagation.REQUIRES_NEW修饰的内部方法都会新开启自己的事务，且开启的事务相互独立、互不干扰。
3、Propagation.NESTED：若当前存在事务，就在嵌套事务内执行；若当前没有事务，则单独开启一个事务（与Propagation.REQUIRED类似）。
4、Propagation.MANDATORY：若当前存在事务，则加入该事务；若当前没有事务，则抛出异常

Spring中的事务操作隔离级别有五种：
1、TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT :使用后端数据库默认的隔离级别，MySQL 默认采用的 REPEATABLE_READ（可重复读） 隔离级别 Oracle 默认采用的 READ_COMMITTED （读已提交）隔离级别.
2、TransactionDefinition.ISOLATION_READ_UNCOMMITTED （读未提交）:最低的隔离级别，使用这个隔离级别很少，因为它允许读取尚未提交的数据变更，可能会导致脏读、幻读或不可重复读
3、TransactionDefinition.ISOLATION_READ_COMMITTED（读已提交） : 允许读取并发事务已经提交的数据，可以阻止脏读，但是幻读或不可重复读仍有可能发生
4、TransactionDefinition.ISOLATION_REPEATABLE_READ（可重复读） : 对同一字段的多次读取结果都是一致的，除非数据是被本身事务自己所修改，可以阻止脏读和不可重复读，但幻读仍有可能发生。
5、TransactionDefinition.ISOLATION_SERIALIZABLE （串行化）: 最高的隔离级别，完全服从 ACID 的隔离级别。所有的事务依次逐个执行，这样事务之间就完全不可能产生干扰，也就是说，该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读。但是这将严重影响程序的性能。通常情况下也不会用到该级别。
脏读：脏读就是指当一个事务正在访问数据，并且对数据进行了修改，而这种修改还没有提交到数据库中，这时，另外一个事务也访问这个数据，然后使用了这个数据。
不可重复读：是指在一个事务内，多次读同一数据。在这个事务还没有结束时，另外一个事务也访问该同一数据。那么，在第一个事务中的两次读数据之间，由于第二个事务的修改，那么第一个事务两次读到的的数据可能是不一样的。这样就发生了在一个事务内两次读到的数据是不一样的，因此称为是不可重复读。
幻读：是指当事务不是独立执行时发生的一种现象，例如第一个事务对一个表中的数据进行了修改，这种修改涉及到表中的全部数据行。同时，第二个事务也修改这个表中的数据，这种修改是向表中插入一行新数据。那么，以后就会发生操作第一个事务的用户发现表中还有没有修改的数据行，就好象发生了幻觉一样

Spring中的事务超时属性：所谓事务超时，就是指一个事务所允许执行的最长时间，如果超过该时间限制但事务还没有完成，则自动回滚事务。
Spring中的事务只读属性：对于只有读取数据查询的事务，可以指定事务类型为 readonly，即只读事务。只读事务不涉及数据的修改，数据库会提供一些优化手段，适合用在有多条数据库查询操作的方法中。如果你给方法加上了Transactional注解的话，这个方法执行的所有sql会被放在一个事务中。如果声明了只读事务的话，数据库就会去优化它的执行，并不会带来其他的什么收益。如果不加Transactional，每条sql会开启一个单独的事务，中间被其它事务改了数据，都会实时读取到最新值。

@Transactional 注解使用详解
作用范围：类（类中所有public方法都生效）、方法（只能用于public方法上，否则不生效）、接口（不推荐在接口上使用）
参数配置：
propagation ：事务的传播行为，默认值为 REQUIRED，可选的值在上面介绍过
isolation ：事务的隔离级别，默认值采用 DEFAULT，可选的值在上面介绍过
timeout ：事务的超时时间，默认值为-1（不会超时）。如果超过该时间限制但事务还没有完成，则自动回滚事务。
readOnly ：指定事务是否为只读事务，默认值为 false。
rollbackFor ：用于指定能够触发事务回滚的异常类型，并且可以指定多个异常类型。
@Transactional 的使用注意事项总结：
@Transactional 注解只有作用到 public 方法上事务才生效，不推荐在接口上使用；
避免同一个类中调用 @Transactional 注解的方法，这样会导致事务失效；
正确的设置 @Transactional 的 rollbackFor 和 propagation 属性，否则事务可能会回滚失败;
被 @Transactional 注解的方法所在的类必须被 Spring 管理，否则不生效；
底层使用的数据库必须支持事务机制，否则不生效；

Spring中的设计模式
1、控制反转（IOC）和依赖注入（DI）
IOC是一种解耦的设计思想，通过Spring容器实现具有依赖关系的对象之间的解耦（IOC容器管理对象），IOC是一种原则而不是一个模式，以下模式实现了IOC原则。
控制反转的理解：对象a依赖了对象b，当对象a需要使用对象b的时候需要自己去创建（耦合度高）；通过引入IOC容器，使得对象a与对象b失去了直接联系，当对象a再次使用对象b时，可以从指定的IOC容器中创建一个对象b注入到对象a中。对象a获得对象b的过程由主动行为编程了被动行为，控制权反转。（从需要使用自己创建到有IOC容器管理进行创建）

2、工厂模式
Spring使用工厂模式通过BeanFactory或ApplicationContext创建bean对象，两者对比
BeanFactory ：延迟注入(使用到某个 bean 的时候才会注入),相比于ApplicationContext 来说会占用更少的内存，程序启动速度更快。
ApplicationContext ：容器启动的时候，不管你用没用到，一次性创建所有 bean 。BeanFactory 仅提供了最基本的依赖注入支持，ApplicationContext 扩展了 BeanFactory ,除了有BeanFactory的功能还有额外更多功能，所以一般开发人员使用 ApplicationContext会更多。

2、单例设计模式
在系统中有些对象只需要一个，如：线程池、缓存、对话框、注册表、日志对象、充当打印机、显卡等设备驱动程序的对象。这一类对象只能有一个实例，如果制造出多个实例就可能会导致一些问题的产生，比如：程序的行为异常、资源使用过量、或者不一致性的结果。
单例模式的有点：对于频繁使用的对象，可以省略创建对象所花费的时间，这对于那些重量级对象而言，是非常可观的一笔系统开销；由于 new 操作的次数减少，因而对系统内存的使用频率也会降低，这将减轻 GC 压力，缩短 GC 停顿时间。
Spring中 bean 的默认作用域就是 singleton(单例)的。 Spring中的bean还有以下其他几种作用域：
prototype : 每次请求都会创建一个新的 bean 实例。
request : 每一次HTTP请求都会产生一个新的bean，该bean仅在当前HTTP request内有效。
session : 每一次HTTP请求都会产生一个新的 bean，该bean仅在当前 HTTP session 内有效。
Spring实现单例的两种方式：
基于XML：
基于注解：@Scope(value = “singleton”)

3、代理模式
Spring中的AOP（面向切面编程）是基于动态代理的，如果要代理的对象，实现了某个接口，那么Spring AOP会使用JDK Proxy，去创建代理对象，而对于没有实现接口的对象，就无法使用 JDK Proxy 去进行代理了，这时候Spring AOP会使用 Cglib 生成一个被代理对象的子类来作为代理，如下图所示：
Spring AOP 和 AspectJ AOP 有什么区别?
Spring AOP 属于运行时增强，而 AspectJ 是编译时增强。 Spring AOP 基于代理(Proxying)，而 AspectJ 基于字节码操作(Bytecode Manipulation)。AspectJ 相比于 Spring AOP 功能更加强大，但是 Spring AOP 相对来说更简单，若切面比较少，那么两者性能差异不大。但是，当切面太多的话，最好选择 AspectJ ，它比Spring AOP 快很多。



4、模板方法
模板方法模式是一种行为设计模式，它定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。 模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤的实现方式。
Spring 中 jdbcTemplate、hibernateTemplate 等以 Template 结尾的对数据库操作的类，它们就使用到了模板模式。一般情况下，我们都是使用继承的方式来实现模板模式，但是 Spring 并没有使用这种方式，而是使用Callback 模式与模板方法模式配合，既达到了代码复用的效果，同时增加了灵活性。

5、观察者模式
观察者模式是一种对象行为型模式。它表示的是一种对象与对象之间具有依赖关系，当一个对象发生改变的时候，这个对象所依赖的对象也会做出反应。

6、适配器模式
适配器模式(Adapter Pattern) 将一个接口转换成客户希望的另一个接口，适配器模式使接口不兼容的那些类可以一起工作。
我们知道 Spring AOP 的实现是基于代理模式，但是 Spring AOP 的增强或通知(Advice)使用到了适配器模式，与之相关的接口是AdvisorAdapter 。Advice 常用的类型有：BeforeAdvice（目标方法调用前,前置通知）、AfterAdvice（目标方法调用后,后置通知）、AfterReturningAdvice(目标方法执行结束后，return之前)等等。每个类型Advice（通知）都有对应的拦器:MethodBeforeAdviceInterceptor、AfterReturningAdviceAdapter、AfterReturningAdviceInterceptor。Spring预定义的通知要通过对应的适配器，适配成 MethodInterceptor接口(方法拦截器)类型的对象（如：MethodBeforeAdviceInterceptor 负责适配 MethodBeforeAdvice）。
在SpringMVC中也使用了适配器模式，DispatcherServlet 根据请求信息调用HandlerMapping，解析请求对应的Handler，解析到对应的Handler之后开始有HandlerAdapter适配器处理。HandlerAdapter 作为期望接口，具体的适配器实现类用于对目标类进行适配，Controller 作为需要适配的类。

7、装饰者模式
装饰者模式可以动态地给对象添加一些额外的属性或行为。相比于使用继承，装饰者模式更加灵活。简单点儿说就是当我们需要修改原有的功能，但我们又不愿直接去修改原有的代码时，设计一个Decorator套在原有代码外面。其实在 JDK 中就有很多地方用到了装饰者模式，比如 InputStream家族，InputStream 类下有 FileInputStream (读取文件)、BufferedInputStream (增加缓存,使读取文件速度大大提升)等子类都在不修改InputStream 代码的情况下扩展了它的功能。
Spring 中配置 DataSource 的时候，DataSource 可能是不同的数据库和数据源。我们能否根据客户的需求在少修改原有类的代码下动态切换不同的数据源？这个时候就要用到装饰者模式。Spring 中用到的包装器模式在类名上含有 Wrapper或者 Decorator。这些类基本上都是动态地给一个对象添加一些额外的职责



SpringBoot自动装配：
SpringBoot 在启动时会扫描外部引用 jar 包中的META-INF/spring.factories文件，将文件中配置的类型信息加载到 Spring 容器（此处涉及到 JVM 类加载机制与 Spring 的容器知识），并执行类中定义的各种操作。对于外部 jar 来说，只需要按照 SpringBoot 定义的标准，就能将自己的功能装置进 SpringBoot。
自动装配可以简单理解为：通过注解或者一些简单的配置就能在 Spring Boot 的帮助下实现某块功能

SpringBoot是如何实现自动装配的？
SpringBoot的核心注解为@SpringBootApplication ，该注解可看作是@Configuration、@EnableAutoConfiguration、@ComponentScan 注解的集合。
@EnableAutoConfiguration：启用 SpringBoot 的自动配置机制
@Configuration：允许在上下文中注册额外的 bean 或导入其他配置类
@ComponentScan： 扫描被@Component (@Service,@Controller)注解的 bean，注解默认会扫描启动类所在的包下所有的类 ，可以自定义不扫描某些 bean。
@EnableAutoConfiguration是实现自动装配的核心注解，而真正实现自动装配核心功能的是AutoConfigurationImportSelector类，该方法获取所有符合条件的类的全限定类名，这些类需要被加载到IOC容器中
总结：SpringBoot 通过@EnableAutoConfiguration开启自动装配，利用AutoConfigurationImportSelector类加载所有自动配置类（xxxAutoConfiguration）,每个自动配置类中都按照条件进行生效（通过@Conditional按需加载的配置类），生效的配置类就会给容器中装配很多组件，从而实现所需要的功能。