Java技术整理（5）—— Spring篇

Spring是一个全面的全面的、企业应用开发一站式的解决方案，贯穿表现层、业务层、持久层。但是 Spring 仍然可以和其他的框架无缝整合。

1、Spring的核心组件

（1）数据层： JDBC、ORM、OXM、JMS、Transations
（2）Web层： Web、Servlet、Portlet、Struts
（3）中间层： AOP、Aspects、Instrumentation
（4）核心容器： Beans、Core、Context、Expression Language
（5）测试层： Test

2、Spring IOC 原理

（1）概念： Spring通过一个配置文件描述Bean及Bean之间的依赖关系，利用Java语言的反射功能实例化 Bean并建立Bean之间的依赖关系。Spring的IOC容器在完成这些底层工作的基础上，还提供 了 Bean实例缓存、生命周期管理、Bean实例代理、事件发布、资源装载等高级服务。

（2）Spring容器高层视图

• Spring启动时读取应用程序提供的Bean配置信息，并在Spring容器中生成一份相应的Bean配置注册表
• 根据这张注册表实例化Bean，并将Bean实例存入Bean缓存池
• 应用程序读取Bean缓存池中的Bean实例

（3）IOC容器实现

IOC容器依赖于BeanFactory，是Spring框架的基础程序，所以开发者操作的是ApplicationContext而非底层的BeanFactory。

Bean注册表

首先，Spring配置文件中的每一个节点元素在Spring容器中都通过一个 BeanDefinition 对象表示，它表述了 Bean 的配置信息，而BeanDefinitionRegistry 接口提供了向容器手动注册 BeanDefinition 对象的方法。

获取Bean实例对象

BeanFactory 提供的最主要方法就是getBean(String beanName)方法，调用该方法能从容器中返回一个特定名称的Bean。

访问容器中关于Bean的基本信息——ListableBeanFactory

BeanFactory 的子类 ListableBeanFactory，提供了访问容器内关于Bean 的基本信息，如Bean的个数，获取某一类型Bean的配置名、查看容器中是否包含某一Bean等方法。

父子级容器——HierarchicalBeanFactory

父子级联IOC容器实现的接口是HierarchicalBeanFactory，子容器可以通过接口方法访问父容器，由此建立的IOC级联容器体系中，子容器可以访问父容器，而父容器无法访问子容器。

Spring利用父子级联容器实现了很多功能，例如 SpringMVC中，View层的Bean位于一个子容器中，而Service层和Dao层的Bean位于父容器中，这样View层的Bean就可以引用Service层和Dao层的Bean了

拓展接口 —— ConfigurableBeanFactory

这是一个BeanFactory子类系列十分重要的接口，它增强了IOC的可定制性，它定义了设置类加载器、属性编辑器、容器初始化后置处理器等方法

自动装配——AutowireCapableBeanFactory

这个接口定义了容器中的Bean按某种规则（如按名字匹配、按类型匹配等）进行自动装配的方法。

注册单例Bean——SingletonBeanRegistry

这个接口定义了允许在运行期间向容器注册单例Bean的方法。

对于单例Bean对象来说，BeanFactory会缓存Bean实例，所以第二次调用getBean()获取Bean对象时会直接从IOC容器的缓存中获取Bean实例。

Spring 在 DefaultSingletenBeanFactory 类中提供了用于缓存单例Bean 缓存器，这个缓存器使用HashMap实现，单例Bena以beanName作为key进行存储。

BeanFactory依赖日志框架

在初始化 BeanFactory 时，必须提供一种日志框架，例如使用Log4j，这样启动Spring容器时才不会报错。

BeanFactory提供给开发者的操作类——ApplicationContext

ApplicationContext 继承于 HierarchicalBeanFactory 和 ListableBeanFactory 接口，并由此拓展出其它功能接口：

• ClassPathXmlApplicationContext： 默认从类路径加载配置文件
• FileSystemXmlApplicationContext： 默认从文件系统中装载配置文件
• ApplicationEventPublisher： 让容器拥有发布应用上下文事件的功能，包括启动容器事件、关闭容器事件等
• MessageSource： 为应用提供 il8n 国际化消息访问的功能
• ResourcePatternResolver： 通过带前缀的Ant风格的资源文件路径装载Spring配置条件
• LifeCycle： 这个接口是Spring 2.0 时加入的，提供了start 和 stop 方法，主要用来控制异步处理过程，在具体使用中，该接口会被ApplicaitonContext和Bean实例同时实现，ApplicationContext 会将 start 和 stop 状态发布给所有实现了接口的Bean，以达到管理和控制JMX、任务调度的目的
• ConfigurableApplicationContext： 扩展了ApplicationContext，主要是新增了两个方法：refresh() 和 close()，让ApplicationContext拥有了启动、刷新、关闭应用上下文的功能。

WebApplicationContext

WebApplicationContext是专门为Web应用准备的，它允许从相对于Web根目录的路径中装载配置文件完成初始化工作，从WebApplicationContext中可以获得ServletContext的引用，整个Web应用上下文对象将作为属性放置到ServletContext 中，以便Web应用环境可以访问Spring应用上下文。

（4）Spring Bean的作用域

Spring 3.0 定义了五种Bean的作用域：单例、原型、请求、会话、全局会话

• singleton（单例模式，多线程不安全）： Spring IOC容器只存在一个共享的 Bean 实例，无论有多少个 Bean 引用它，始终指向同一个对象，但这种模式在多线程环境下是不安全的。
• prototype（原型模式）： Spring 每一次尝试获取原型模式的Bean对象时，容器都将创建一个新的Bean提供给Spring。
• request（请求模式）： 一次HTTP请求，Spring创建一次新的Bean提供使用，其生命周期随请求状态的销毁而销毁。
• session（会话模式）： 一次Http Session 中，容器返回的是同一个实例，当重新开启一次Http Session，容器会重新创建一个Bean实例提供使用，请求结束，实例销毁。
• global session（全局会话模式）： 在一个全局Http Session中，容器返回同一个Bean实例，仅在protlet context时使用。

（5）Spring Bean的生命周期

SpringBean的生命周期：实例化 —— 属性赋值 —— 初始化 —— 销毁

实例化： 实例化一个Bean，也就是我们常说的new

属性赋值

• IOC 依赖注入： 按照Spring Context对Bean实例进行配置
• setBeanName的实现： 若Bean实现了BeanNameAware接口，调用setBeanName(String beanId)方法
• setBeanFactory的实现： 若Bean实现了BeanFactoryAware接口，调用setBeanFactory(BeanFacrtory beanFactory)方法
• setApplicationContext的实现： 若Bean实现了ApplicationContextAware接口，调用setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext)方法，可以实现设置BeanFactory方法，并比BeanFactoryAware更加优秀
• postProcessBeforelnitialization的实现： 若Bean实现了BeanPostProcessor接口，将调用postProcessBeforelnitialization(Object obj, String s)方法，BeanPostProcessor经常用于Bean内容的修改，并且Bean初始化结束后也会调用这个方法，也可以应用于内存或缓存技术。

初始化

• init-method： 若Bean在配置文件中定义了初始化方法，则在初始化阶段会自动调用配置的初始化方法。
• postProcessAfterInitialization的实现： 若Bean实现了BeanPostProcessor接口，调用postProcessAfterInitialization(Object obj, String s)方法。

销毁

• destroy 过期自动清理阶段： 当Bean不再需要时，会经历清理阶段，若 Bean 实现了 DisposableBean 接口，则调用destroy()方法进行销毁。
• destroy-method 自配置清理： 若Bean的配置文件中设置了destroy方法时，则自动调用自定义的destroy方法

（6）Spring 依赖注入的方式

Spring 提供的依赖注入的方式：构造器注入、set方法注入、静态工厂注入、实例工厂注入

构造器注入案例

public CatDaoImpl(String message){
	this.message = message;
}

<bean id="CatDaoImpl" class="class.CatDaoImpl">
	<constructor-arg value="message"></constructor-arg>
</bean>

setter方法注入

public class Id{
	private int id;
	
	public int getId(){
		return id;
	}
	
	public void setId(int id){
		this.id = id;
	}
}

<bean id="id" class="com.Id">
	<property name="id" value="123"></property>
</bean>

静态工厂注入

// 对外提供的静态工厂
public class DaoFactory{
	public static final FactoryDao getStaticFactoryDaoImpl(){
		return new StaticFactoryDaoImpl;
	}	
}

//使用静态工厂的类
public class SpringAction{
	//注入对象
	private DaoFactory staticFactoryDao;
	//注入对象的set方法
	public void setStaticFactoryDao(FactoryDao staticFactoryDao){
		this.staticFactoryDao = staticFactoryDao;
	}
}

//给调用类注入静态工厂
<bean name="springAction" class="com.SpringAction">
	<property name="staticFactoryDao" ref="staticFatoryDao"></property>
</bean>

//给静态工厂中的成员注入
<bean name="staticFatoryDao" class="com.DaoFactory" factory-method="getStaticFactoryDaoImpl"></bean>

实例工厂注入

//创建一个实例工厂
public class DaoFactory{
	public DaoFactory getFactoryDaoImpl(){
		return new FactoryDaoImpl();	
	}
}

//调用类使用实例工厂
public class SpringAction{
	private DaoFactory daoFactory;
	public void setDaoFactory(DaoFactory daoFactory){
		this.daoFactory = daoFactory;
	}
}

//为调用类注入实例工厂Bean对象
<bean name="springAction" class="SpringAction">
	<property name="daoFactory" ref="daoFactory"></property>
</bean>

//管理实例工厂，先声明注入的类，再配置实例工厂的成员
<bean name="daoFactory" class="com.DaoFactory"></bean>
<bean name="factoryDao" factory-bean="daoFactory" factory-method="getFactoryDaoImpl"></bean>

（7）自动装配的实现方式

Spring装配包括手动装配和自动装配，手动装配是基于 xml 装配、构造方法、setter方法等。

自动装配一共有5种实现方式：

• no： 默认不自动装配，通过显式的 ref 属性进行装配
• byName： 通过参数名自动装配，Spring在配置文件中检测到Autowired属性被设置为byName，容器自动按照beanName进行注入
• byType： 通过参数类型自动装配，Spring在配置文件中检测到Autowired属性被设置为byType，容器自动按照type进行注入，若有多个匹配对象，则抛出错误
• constructor： 类似于byType，但必须提供构造器参数，若没有确定参数的构造器参数类型，则抛出异常
• autodetect： 首先尝试使用 构造器参数 装配，若无法工作则使用byType方式

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3、Spring AOP 的原理

（1）概念： AOP是一种“横切”技术，将多个类的公共模块抽取到一个模块中，并将其命名为**“Aspect”**，即切面。
（2）AOP的两个部分： 核心关注点、横切关注点

• 核心关注点： 业务处理的主要流程
• 横切关注点： 一切与业务代码无相关的代码

（3）AOP的应用场景：

• Authentication： 权限
• Caching： 缓存
• Context passing： 内容传递
• Error handling： 错误处理
• Lazy loading： 懒加载
• Debugging： 调试
• logging, tracing, profiling and monitoring： 记录跟踪 优化 校准
• Performance optimization： 性能优化
• Persistence： 持久化
• Resource pooling： 资源池
• Synchronization： 同步
• Transactions： 事务

（4）AOP的核心概念：

• 切面（Aspect）： 类是对物体特征的抽象，切面是对横切关注点的抽象
• 横切关注点： 对哪些对象进行拦截、如何处理，这些关注点都是横切关注点
• 连接点（JoinPoint）： 被拦截到的点，因为Spirng只支持方法类型的连接点，所以Spirng中连接点就是被拦截方法，实际上连接点还可以是字段、构造方法
• 切入点（PointCut）： 对连接点进行拦截的定义
• 通知（Advice）： 所谓的通知就是拦截到连接点后要执行的代码，分为前置、后置、异常、最终、环绕通知等类型
• 目标对象： 代理的目标对象
• 织入（weave）： 将切面应用到目标对象并导致代理对象创建的过程
• 引入（introduction）： 不修改代码的前提下，引入可以在运行期为类动态地添加一些方法或字段

（5）AOP的代理方式

Spring 提供了两种AOP的代理方式：JDK接口动态代理、CGLib动态代理

JDK接口动态代理：

• 被代理类实现InvocationHandler，通过实现该接口定义横切逻辑，并通过反射机制调用目标类的代码，动态地将横切逻辑和业务逻辑编织在一起
• 代理类通过InvocationHandler接口动态创建一个实例，生成目标类的代理对象

GCLib动态代理：

GCLib的全称是Code Generation Library，是一个高性能、高质量的代码生成类库，可以在运行期间动态扩展Java类和实现Java接口，CGLib封装了ASM，可以在运行期间生成新的class，对比JDK动态代理，CGLib可以动态代理未实现接口的类。

（6）AOP的实现原理

@Aspect
public class TransactionDemo {
	@Pointcut(value="execution(* com.yangxin.core.service.*.*.*(..))") 
	public void point(){}
	
	@Before(value="point()")
	public void before(){
		System.out.println("transaction begin");
	}
	
	@AfterReturning(value = "point()")
	public void after(){
		System.out.println("transaction commit");
	}
	
	@Around("point()")
	public void around(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable{ System.out.println("transaction begin");
		joinPoint.proceed();
		System.out.println("transaction commit");
	}
}

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4、Spring MVC 的原理

MVC指的是Modal（模型），View（视图），Controller（控制器），Spring MVC框架是围绕 DispatcherServlet 而设计的，这个Servlet会将请求分发到各个控制器，并支持可配置的处理器映射、视图渲染、本地化、时区与主题渲染等，甚至还能支持文件上传。

（1）浏览器请求的全过程：

• 浏览器发送HTTP请求，DispatcherServlet接收
• DispatcherServlet轮询处理器，通过HandlerMapping进行查找适用的Controller
• 当HandlerMapping查找到处理器后，DispatcherServlet调用处理器，将请求发送给Controller
• Controller调用Service层业务逻辑，获取返回值后分发到ModalAndView对象
• DispatcherServlet监听ModalAndView响应结果
• DispatcherServlet得到结果后分发给Model对象，并轮询视图映射ViewResolver，查找到指定的视图
• Modal将结果反应到视图，View向浏览器发送响应体

（2）MVC常用注解

组件注解： @Controller、@RestController、@Component、@Repository、@Service
请求注解： @RequestMapping、@Autowired、@PathVariable、@RequestParam、@RequestHeader

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5、MyBatis缓存

MyBatis拥有两级缓存，默认情况下开启一级缓存，二级缓存由开发者手动开启。

一级缓存是会话级别的缓存，当同一会话调用同一个SQL时，优先从缓存中读取数据。
二级缓存是映射级别的缓存，不同的SQL会话可以共享该缓存

（1）一级缓存的原理

当用户线程第一次发出查询sql，sql的查询结果会写入到sqlSession的一级缓存中，缓存使用的是Map结构，其中key = mapperID + offset + limit + SQL + 所有入参，value = 用户信息，当同一个sqlSession再次发出同一个sql请求，就从缓存中取出数据，若两次查询中间发生更新操作，则本sqlSession中的一级缓存区域全部清空，所以第二次请求会从数据库中查询，并写入到新的缓存中去。

（2）二级缓存的原理

二级缓存的范围是mapper同命名空间的mapper，mapper以命名空间为单位创建缓存数据结构，结构是 map，通过 CacheExecutor 实现的。

CacheExecutor是Executor的代理对象，所有的查询操作，在CacheExecutor都会先查询缓存，再查询数据库。

（3）如何配置二级缓存

• MyBatis 全局配置中启用二级缓存配置
• 对应的mapper配置cache节点
• 对应的select查询节点添加useCache=true

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