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

java 复制代码

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

java 复制代码

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

java 复制代码

// 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

java 复制代码

//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

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

java 复制代码

@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");
	}
}

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

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