[Java知识库]对于Spring的一点总结

Spring介绍

简介

Spring 是一款开源的轻量级 Java 开发框架，旨在提高开发人员的开发效率以及系统的可维护性。

其中 IoC（Inverse of Control:控制反转） 和 AOP(Aspect-Oriented Programming:面向切面编程)是Spring的两个核心思想

Spring的一些重要模块

下图对应的是 Spring4.x 版本。目前最新的 5.x 版本中 Web 模块的 Portlet 组件已经被废弃掉，同时增加了用于异步响应式处理的 WebFlux 组件。

Spring Core

核心模块， Spring 其他所有的功能基本都需要依赖于该类库，主要提供 IoC 依赖注入功能的支持。Spring以bean的方式组织和管理Java应用中的各个组件及其关系。Spring使用BeanFactory来产生和管理Bean，它是工厂模式的实现。BeanFactory使用控制反转(IoC)模式将应用的配置和依赖性规范与实际的应用程序代码分开

Spring Aspects

该模块为与 AspectJ 的集成提供支持。

Spring AOP

提供了面向切面的编程实现。

Spring Data Access/Integration ：

Spring Data Access/Integration 由 5 个模块组成：

• spring-jdbc : 提供了对数据库访问的抽象 JDBC。不同的数据库都有自己独立的 API 用于操作数据库，而 Java 程序只需要和 JDBC API 交互，这样就屏蔽了数据库的影响。

• spring-tx : 提供对事务的支持。

• spring-orm : 对象关系映射，用来把对象模型表示的对象映射到基于SQL的关系模型数据库结构中去，程序中的对象与数据库通过这个桥梁进行相互转换。

• spring-oxm ： O 代表 Object，X代表XML，M代表Mapping，目的是在Java对象和XML之间进行转换操作。

• spring-jms : Java Message Service Java 消息服务。

Spring Web

Spring Web 由 4 个模块组成：

• spring-web ：对 Web 功能的实现提供一些最基础的支持。

• spring-webmvc ： 提供对 Spring MVC 的实现。

• spring-websocket ： 提供了对 WebSocket 的支持，WebSocket 可以让客户端和服务端进行双向通信。

• spring-webflux ：WebFlux 是 Spring Framework 5.0 中引入的新的响应式框架。

Spring Test

Spring 团队提倡测试驱动开发（TDD）。有了控制反转 (IoC)的帮助，单元测试和集成测试变得更简单。

Spring 的测试模块对 JUnit（单元测试框架）等常用的测试框架支持的都比较好。

优点

IoC（Inverse of Control:控制反转）

• 控制：对与JavaBean的创建（实例化、管理）的权力

• 反转：将控制权转交给Spring框架来管理而非程序员本身

IoC是一种设计思想而非一种技术，实现IoC思想的方法是依赖注入（Dependency Injection，简称 DI）

使用 IoC 的思想，我们将对象的控制权（创建、管理）交有 IoC 容器去管理，我们在使用的时候直接向 IoC 容器 “要” 就可以了

AOP(Aspect-Oriented Programming:面向切面编程)

AOP(Aspect-Oriented Programming:面向切面编程)能够将那些与业务无关，却为业务模块所共同调用的逻辑或责任（例如事务处理、日志管理、权限控制等）封装起来，便于减少系统的重复代码，降低模块间的耦合度，并有利于未来的可拓展性和可维护性。

AOP是对与OOP的一种延伸

先以OOP举例：

假如有一个父类Animal有一个eat方法而其子类Cat、Dog继承了Animal那么Cat和Dog也会有eat方法，Java通过继承的方式使子类扩展了父类的方法，由下图可知这是一种纵向的扩展

然后以AOP举例：

假如我想让Cat的eat方法和run方法同时加上性能监控代码、日志代码等这显然会产生大量相同的代码，这部分重复的代码，一般统称为 横切逻辑代码。AOP就是为了解决这个问题

public class Animal {
?
 ? ?public void eat() {
 ? ? ? ?// 性能监控代码
 ? ? ? ?long start = System.currentTimeMillis();
?
 ? ? ? ?// 业务逻辑代码
 ? ? ? ?System.out.println("I can eat...");
?
 ? ? ? ?// 性能监控代码
 ? ? ? ?System.out.println("执行时长：" + (System.currentTimeMillis() - start)/1000f + "s");
 ?  }
?
 ? ?public void run() {
 ? ? ? ?// 性能监控代码
 ? ? ? ?long start = System.currentTimeMillis();
?
 ? ? ? ?// 业务逻辑代码
 ? ? ? ?System.out.println("I can run...");
?
 ? ? ? ?// 性能监控代码
 ? ? ? ?System.out.println("执行时长：" + (System.currentTimeMillis() - start)/1000f + "s");
 ?  }
}

切 ：指的是横切逻辑，原有业务逻辑代码不动，只能操作横切逻辑代码，所以面向横切逻辑

面 ：横切逻辑代码往往要影响的是很多个方法，每个方法如同一个点，多个点构成一个面。这里有一个面的概念

这就是AOP为什么被称为面向切面编程

Spring AOP 就是基于动态代理的，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（基于Java多态的特性所以成立），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 ，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（基于Java继承的特性）。

这是代理模式的一种体现，当要调用需要被增强的方法时调用一个代理对象，而代理对象的该方法是已经被增强了，所以就达到了增强方法的作用。

Spring AOP 和 AspectJ AOP 的区别

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)。

Spring AOP 已经集成了 AspectJ ，AspectJ 应该算的上是 Java 生态系统中最完整的 AOP 框架了。AspectJ 相比于 Spring AOP 功能更加强大，但是 Spring AOP 相对来说更简单，

如果我们的切面比较少，那么两者性能差异不大。但是，当切面太多的话，最好选择 AspectJ ，它比Spring AOP 快很多。

Spring Bean

JavaBean就是那些只有私有属性，和Getter和Setter方法的类

Spring Bean可以理解为由IoC容器管理的类

bean 的作用域

Spring 中 Bean 的作用域通常有下面几种：

• singleton : 唯一 bean 实例，Spring 中的 bean 默认都是单例的，对单例设计模式的应用。

• 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 : 每一次来自新 session 的 HTTP 请求都会产生一个新的 bean，该 bean 仅在当前 HTTP session 内有效。

• global-session ： 全局 session 作用域，仅仅在基于 portlet 的 web 应用中才有意义，Spring5 已经没有了。Portlet 是能够生成语义代码(例如：HTML)片段的小型 Java Web 插件。它们基于 portlet 容器，可以像 servlet 一样处理 HTTP 请求。但是，与 servlet 不同，每个 portlet 都有不同的会话。

单例 bean 的线程安全问题

大部分时候我们并没有在项目中使用多线程，所以很少有人会关注这个问题。单例 bean 存在线程问题，主要是因为当多个线程操作同一个对象的时候是存在资源竞争的。

常见的有两种解决办法：

1. 在 bean 中尽量避免定义可变的成员变量。

2. 在类中定义一个 ThreadLocal 成员变量，将需要的可变成员变量保存在 ThreadLocal 中（推荐的一种方式）。

不过，大部分 bean 实际都是无状态（没有实例变量）的（比如 Dao、Service），这种情况下， bean 是线程安全的。

例如我们可以用方法2来检测登录状态，显示登录信息，你可能有疑惑为啥不用session来存储User信息呢？因为服务器是要同时处理多个浏览器的请求的所有服务器会对不同的浏览器创建不同的线程，假如每个线程也就是浏览器都使用同一个bean那么就会产生问题。所以我门应该为一个线程创建一个bean

/**
 * 用于替换session
 */
@Component
public class HostHolder {
?
 ? ?private ThreadLocal<User> users = new ThreadLocal<>();
?
 ? ?public void setUser(User user) {
 ? ? ? ?users.set(user);
 ?  }
?
 ? ?public User getUser(){
 ? ? ? ?return users.get();
 ?  }
?
 ? ?public void clear() {
 ? ? ? ?users.remove();
 ?  }
}

我们将User对象封装到ThreadLocal中，ThreadLocal为我们提供set和get方法可以将bean放入ThreadLocal和取出，我们来看一下源码

 ? ?public void set(T value) {
 ? ? ? ?Thread t = Thread.currentThread();
 ? ? ? ?ThreadLocalMap map = getMap(t);
 ? ? ? ?if (map != null)
 ? ? ? ? ? ?map.set(this, value);
 ? ? ? ?else
 ? ? ? ? ? ?createMap(t, value);
 ?  }

其实很好理解，set方法就是先获取当前线程然后以以当前线程为key，要保存的bean为value存储到一个map当中。

 ? ?public T get() {
 ? ? ? ?Thread t = Thread.currentThread();
 ? ? ? ?ThreadLocalMap map = getMap(t);
 ? ? ? ?if (map != null) {
 ? ? ? ? ? ?ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
 ? ? ? ? ? ?if (e != null) {
 ? ? ? ? ? ? ? ?@SuppressWarnings("unchecked")
 ? ? ? ? ? ? ? ?T result = (T)e.value;
 ? ? ? ? ? ? ? ?return result;
 ? ? ? ? ?  }
 ? ? ?  }
 ? ? ? ?return setInitialValue();
 ?  }

get方法就是以当前线程为key从map中取数据

@Component 和 @Bean 的区别是什么？

1. @Component 注解作用于类，而@Bean注解作用于方法。

2. @Component通常是通过类路径扫描来自动侦测以及自动装配到 Spring 容器中（我们可以使用 @ComponentScan 注解定义要扫描的路径从中找出标识了需要装配的类自动装配到 Spring 的 bean 容器中）。@Bean 注解通常是我们在标有该注解的方法中定义产生这个 bean,@Bean告诉了 Spring 这是某个类的实例，当我需要用它的时候还给我。

3. @Bean 注解比 @Component 注解的自定义性更强，而且很多地方我们只能通过 @Bean 注解来注册 bean。比如当我们引用第三方库中的类需要装配到 Spring容器时，则只能通过 @Bean来实现。

@Bean
public OneService getService(status) {
 ? ?case (status)  {
 ? ? ? ?when 1:
 ? ? ? ? ? ? ? ?return new serviceImpl1();
 ? ? ? ?when 2:
 ? ? ? ? ? ? ? ?return new serviceImpl2();
 ? ? ? ?when 3:
 ? ? ? ? ? ? ? ?return new serviceImpl3();
 ?  }
}

Spring 框架中用到了哪些设计模式？

• 工厂设计模式 : Spring 使用工厂模式通过 BeanFactory、ApplicationContext 创建 bean 对象。

• 代理设计模式 : Spring AOP 功能的实现。

• 单例设计模式 : Spring 中的 Bean 默认都是单例的。

• 模板方法模式 : 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。

• 包装器设计模式 : 我们的项目需要连接多个数据库，而且不同的客户在每次访问中根据需要会去访问不同的数据库。这种模式让我们可以根据客户的需求能够动态切换不同的数据源。

• 观察者模式: Spring 事件驱动模型就是观察者模式很经典的一个应用。

• 适配器模式 : Spring AOP 的增强或通知(Advice)使用到了适配器模式、spring MVC 中也是用到了适配器模式适配Controller。

• ......

SpringMVC的介绍

对于MVC的理解：

M代表Model，V代表View，C代表Control

MVC与三层架构是两个不一样的东西，一个是设计思想，一个是架构设计，所以其实两者是不能一一对应的SpringMVC主要是处理三层架构中View层的功能。

流程说明（重要）：

1. 客户端（浏览器）发送请求，直接请求到 DispatcherServlet。

2. DispatcherServlet 根据请求信息调用 HandlerMapping，解析请求对应的 Handler。

3. 解析到对应的 Handler（也就是我们平常说的 Controller 控制器）后，开始由 HandlerAdapter 适配器处理。

4. HandlerAdapter 会根据 Handler来调用真正的处理器开处理请求，并处理相应的业务逻辑。

5. 处理器处理完业务后，会返回一个 ModelAndView 对象，Model 是返回的数据对象，View 是个逻辑上的 View。

6. ViewResolver 会根据逻辑 View 查找实际的 View。

7. DispaterServlet 把返回的 Model 传给 View（视图渲染）。

8. 把 View 返回给请求者（浏览器）

Spring 事务

事务是逻辑上的一组操作，要么都执行，要么都不执行。

事务的特性（ACID）

• 原子性（Atomicity）： 一个事务（transaction）中的所有操作，或者全部完成，或者全部不完成，不会结束在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误，会被回滚（Rollback）到事务开始前的状态，就像这个事务从来没有执行过一样。即，事务不可分割、不可约简。

• 一致性（Consistency）： 在事务开始之前和事务结束以后，数据库的完整性没有被破坏。这表示写入的资料必须完全符合所有的预设约束、触发器、级联回滚等。

• 隔离性（Isolation）： 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。事务隔离分为不同级别，包括未提交读（Read uncommitted）、提交读（read committed）、可重复读（repeatable read）和串行化（Serializable）。

• 持久性（Durability）: 事务处理结束后，对数据的修改就是永久的，即便系统故障也不会丢失。

Spring 管理事务的方式

• 编程式事务 ： 在代码中硬编码(不推荐使用) : 通过 TransactionTemplate或者 TransactionManager 手动管理事务，实际应用中很少使用，但是对于你理解 Spring 事务管理原理有帮助。

• 声明式事务 ： 在 XML 配置文件中配置或者直接基于注解（推荐使用） : 实际是通过 AOP 实现（基于@Transactional 的全注解方式使用最多）

Spring 事务中事务传播行为

事务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。

当事务方法被另一个事务方法调用时，必须指定事务应该如何传播。例如：方法可能继续在现有事务中运行，也可能开启一个新事务，并在自己的事务中运行。

正确的事务传播行为可能的值如下:

1.TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED

使用的最多的一个事务传播行为，我们平时经常使用的@Transactional注解默认使用就是这个事务传播行为。如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则创建一个新的事务。

2.TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRES_NEW

创建一个新的事务，如果当前存在事务，则把当前事务挂起。也就是说不管外部方法是否开启事务，Propagation.REQUIRES_NEW修饰的内部方法会新开启自己的事务，且开启的事务相互独立，互不干扰。

3.TransactionDefinition.PROPAGATION_NESTED

如果当前存在事务，则创建一个事务作为当前事务的嵌套事务来运行；如果当前没有事务，则该取值等价于TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED。

4.TransactionDefinition.PROPAGATION_MANDATORY

如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则抛出异常。（mandatory：强制性）

这个使用的很少。

若是错误的配置以下 3 种事务传播行为，事务将不会发生回滚：

• TransactionDefinition.PROPAGATION_SUPPORTS: 如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则以非事务的方式继续运行。

• TransactionDefinition.PROPAGATION_NOT_SUPPORTED: 以非事务方式运行，如果当前存在事务，则把当前事务挂起。

• TransactionDefinition.PROPAGATION_NEVER: 以非事务方式运行，如果当前存在事务，则抛出异常。

Spring 事务中的隔离级别

和事务传播行为这块一样，为了方便使用，Spring 也相应地定义了一个枚举类：Isolation

public enum Isolation {
?
 ? ?DEFAULT(TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT),
?
 ? ?READ_UNCOMMITTED(TransactionDefinition.ISOLATION_READ_UNCOMMITTED),
?
 ? ?READ_COMMITTED(TransactionDefinition.ISOLATION_READ_COMMITTED),
?
 ? ?REPEATABLE_READ(TransactionDefinition.ISOLATION_REPEATABLE_READ),
?
 ? ?SERIALIZABLE(TransactionDefinition.ISOLATION_SERIALIZABLE);
?
 ? ?private final int value;
?
 ? ?Isolation(int value) {
 ? ? ? ?this.value = value;
 ?  }
?
 ? ?public int value() {
 ? ? ? ?return this.value;
 ?  }
?
}

下面我依次对每一种事务隔离级别进行介绍：

• TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT :使用后端数据库默认的隔离级别，MySQL 默认采用的 REPEATABLE_READ 隔离级别 Oracle 默认采用的 READ_COMMITTED 隔离级别.

• TransactionDefinition.ISOLATION_READ_UNCOMMITTED :最低的隔离级别，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

• TransactionDefinition.ISOLATION_READ_COMMITTED : 允许读取并发事务已经提交的数据，可以阻止脏读，但是幻读或不可重复读仍有可能发生

• TransactionDefinition.ISOLATION_REPEATABLE_READ : 对同一字段的多次读取结果都是一致的，除非数据是被本身事务自己所修改，可以阻止脏读和不可重复读，但幻读仍有可能发生。

• TransactionDefinition.ISOLATION_SERIALIZABLE : 最高的隔离级别，完全服从 ACID 的隔离级别。所有的事务依次逐个执行，这样事务之间就完全不可能产生干扰，也就是说，该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读。但是这将严重影响程序的性能。通常情况下也不会用到该级别。

@Transactional(rollbackFor = Exception.class)注解

Exception 分为运行时异常 RuntimeException 和非运行时异常。事务管理对于企业应用来说是至关重要的，即使出现异常情况，它也可以保证数据的一致性。

当 @Transactional 注解作用于类上时，该类的所有 public 方法将都具有该类型的事务属性，同时，我们也可以在方法级别使用该标注来覆盖类级别的定义。如果类或者方法加了这个注解，那么这个类里面的方法抛出异常，就会回滚，数据库里面的数据也会回滚。

在 @Transactional 注解中如果不配置rollbackFor属性,那么事务只会在遇到RuntimeException的时候才会回滚，加上 rollbackFor=Exception.class,可以让事务在遇到非运行时异常时也回滚。

参考

• JavaGuide