不容错过的Spring框架解析，掌握开发中的关键技术

Spring 原理

它是一个全面的、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。

Spring 特点

轻量级

控制反转

面向切面

容器

框架集合

Spring特征

Spring 核心组件

Spring 常用模块

Spring 主要包

Spring 常用注解

bean 注入与装配的的方式有很多种，可以通过 xml，get set 方式，构造函数或者注解等。简单易用的方式就是使用 Spring 的注解了，Spring 提供了大量的注解方式。

Spring 第三方结合

Spring IOC 原理

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。

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，然后根据这张注册表实例化 Bean，装配好 Bean 之间的依赖关系，为上层应用提供准备就绪的运行环境。其中 Bean 缓存池为 HashMap 实现。

IOC 容器实现

BeanFactory-框架基础设施

BeanFactory 是 Spring 框架的基础设施，面向 Spring 本身；ApplicationContext 面向使用Spring 框架的开发者，几乎所有的应用场合我们都直接使用 ApplicationContext 而非底层的 BeanFactory。

BeanDefinitionRegistry 注册表

Spring 配置文件中每一个节点元素在 Spring 容器里都通过一个 BeanDefinition 对象表示，它描述了 Bean 的配置信息。而 BeanDefinitionRegistry 接口提供了向容器手工注册BeanDefinition 对象的方法。

BeanFactory 顶层接口

位于类结构树的顶端，它最主要的方法就是 getBean(String beanName)，该方法从容器中返回特定名称的 Bean，BeanFactory 的功能通过其他的接口得到不断扩展：

ListableBeanFactory

该接口定义了访问容器中 Bean 基本信息的若干方法，如查看 Bean 的个数、获取某一类型Bean 的配置名、查看容器中是否包括某一 Bean 等方法；

HierarchicalBeanFactory 父子级联

父子级联 IoC 容器的接口，子容器可以通过接口方法访问父容器；通过HierarchicalBeanFactory 接口， Spring 的 IoC 容器可以建立父子层级关联的容器体系，子容器可以访问父容器中的 Bean，但父容器不能访问子容器的 Bean。Spring 使用父子容器实现了很多功能，比如在 Spring MVC 中，展现层 Bean 位于一个子容器中，而业务层和持久层的 Bean 位于父容器中。这样，展现层 Bean 就可以引用业务层和持久层的 Bean，而业务层和持久层的 Bean 则看不到展现层的 Bean。

ConfigurableBeanFactory

是一个重要的接口，增强了 IoC 容器的可定制性，它定义了设置类装载器、属性编辑器、容器初始化后置处理器等方法；

AutowireCapableBeanFactory 自动装配

定义了将容器中的 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；

SingletonBeanRegistry 运行期间注册单例 Bean

定义了允许在运行期间向容器注册单实例 Bean 的方法；对于单实例（ singleton）的 Bean来说，BeanFactory 会缓存 Bean 实例，所以第二次使用 getBean() 获取 Bean 时将直接从IoC 容器的缓存中获取 Bean 实例。Spring 在 DefaultSingletonBeanRegistry 类中提供了一个用于缓存单实例 Bean 的缓存器，它是一个用 HashMap 实现的缓存器，单实例的 Bean 以beanName 为键保存在这个 HashMap 中。

依赖日志框框

在初始化 BeanFactory 时，必须为其提供一种日志框架，比如使用 Log4J，即在类路径下提供 Log4J 配置文件，这样启动 Spring 容器才不会报错。

ApplicationContext 面向开发应用

ApplicationContext 由 BeanFactory 派生而来，提供了更多面向实际应用的功能。

ApplicationContext 继承了 HierarchicalBeanFactory 和 ListableBeanFactory 接口，在此基础上，还通过多个其他的接口扩展了 BeanFactory 的功能：

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，包括容器启动事件、关闭事件等。
MessageSource：为应用提供 i18n 国际化消息访问的功能；
ResourcePatternResolver ：所有 ApplicationContext 实现类都实现了类似于PathMatchingResourcePatternResolver 的功能，可以通过带前缀的 Ant 风格的资源文件路径装载 Spring 的配置文件。
LifeCycle：该接口是 Spring 2.0 加入的，该接口提供了 start()和 stop()两个方法，主要用于控制异步处理过程。在具体使用时，该接口同时被 ApplicationContext 实现及具体Bean 实现， ApplicationContext 会将 start/stop 的信息传递给容器中所有实现了该接口的 Bean，以达到管理和控制 JMX、任务调度等目的。
ConfigurableApplicationContext 扩展于 ApplicationContext，它新增加了两个主要的方法： refresh()和 close()，让 ApplicationContext 具有启动、刷新和关闭应用上下文的能力。在应用上下文关闭的情况下调用 refresh()即可启动应用上下文，在已经启动的状态下，调用 refresh()则清除缓存并重新装载配置信息，而调用 close()则可关闭应用上下文。

WebApplication 体系架构

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。

Spring Bean 作用域

Spring 3 中为 Bean 定义了 5 中作用域，分别为 singleton（单例）、prototype（原型）、request、session 和 global session，5 种作用域说明如下：

singleton：单例模式（多线程下不安全）

singleton：单例模式，Spring IoC 容器中只会存在一个共享的 Bean 实例，无论有多少个Bean 引用它，始终指向同一对象。该模式在多线程下是不安全的。Singleton 作用域是Spring 中的缺省作用域，也可以显示的将 Bean 定义为 singleton 模式，配置为：

prototype:原型模式每次使用时创建

prototype:原型模式，每次通过 Spring 容器获取 prototype 定义的 bean 时，容器都将创建一个新的 Bean 实例，每个 Bean 实例都有自己的属性和状态，而 singleton 全局只有一个对象。根据经验，对有状态的bean使用prototype作用域，而对无状态的bean使用singleton作用域。

Request：一次 request 一个实例

request：在一次 Http 请求中，容器会返回该 Bean 的同一实例。而对不同的 Http 请求则会产生新的 Bean，而且该 bean 仅在当前 Http Request 内有效,当前 Http 请求结束，该 bean实例也将会被销毁。

session

session：在一次 Http Session 中，容器会返回该 Bean 的同一实例。而对不同的 Session 请求则会创建新的实例，该 bean 实例仅在当前 Session 内有效。同 Http 请求相同，每一次session 请求创建新的实例，而不同的实例之间不共享属性，且实例仅在自己的 session 请求内有效，请求结束，则实例将被销毁。

global Session

global Session：在一个全局的 Http Session 中，容器会返回该 Bean 的同一个实例，仅在使用 portlet context 时有效。

Spring Bean 生命周期

实例化

实例化一个 Bean，也就是我们常说的 new。

IOC 依赖注入

按照 Spring 上下文对实例化的 Bean 进行配置，也就是 IOC 注入。

setBeanName 实现

如果这个 Bean 已经实现了 BeanNameAware 接口，会调用它实现的 setBeanName(String)方法，此处传递的就是 Spring 配置文件中 Bean 的 id 值

BeanFactoryAware 实现

如果这个 Bean 已经实现了 BeanFactoryAware 接口，会调用它实现的 setBeanFactory，setBeanFactory(BeanFactory)传递的是 Spring 工厂自身（可以用这个方式来获取其它 Bean，只需在 Spring 配置文件中配置一个普通的 Bean 就可以）。

ApplicationContextAware 实现

如果这个 Bean 已经实现了 ApplicationContextAware 接口，会调用setApplicationContext(ApplicationContext)方法，传入 Spring 上下文（同样这个方式也可以实现步骤 4 的内容，但比 4 更好，因为 ApplicationContext 是 BeanFactory 的子接口，有更多的实现方法）

postProcessBeforeInitialization 接口实现-初始化预处理

如果这个 Bean 关联了 BeanPostProcessor 接口，将会调用postProcessBeforeInitialization(Object obj, String s)方法，BeanPostProcessor 经常被用作是 Bean 内容的更改，并且由于这个是在 Bean 初始化结束时调用那个的方法，也可以被应用于内存或缓存技术。

init-method

如果 Bean 在 Spring 配置文件中配置了 init-method 属性会自动调用其配置的初始化方法。

postProcessAfterInitialization

如果这个 Bean 关联了 BeanPostProcessor 接口，将会调用

postProcessAfterInitialization(Object obj, String s)方法。

注：以上工作完成以后就可以应用这个 Bean 了，那这个 Bean 是一个 Singleton 的，所以一般情况下我们调用同一个 id 的 Bean 会是在内容地址相同的实例，当然在 Spring 配置文件中也可以配置非 Singleton。

Destroy 过期自动清理阶段

当 Bean 不再需要时，会经过清理阶段，如果 Bean 实现了 DisposableBean 这个接口，会调用那个其实现的 destroy()方法；

destroy-method 自配置清理

最后，如果这个 Bean 的 Spring 配置中配置了 destroy-method 属性，会自动调用其配置的销毁方法。
bean 标签有两个重要的属性（init-method 和 destroy-method）。用它们你可以自己定制初始化和注销方法。它们也有相应的注解（@PostConstruct 和@PreDestroy）。

5 种不同方式的自动装配

Spring 装配包括手动装配和自动装配，手动装配是有基于 xml 装配、构造方法、setter 方法等自动装配有五种自动装配的方式，可以用来指导 Spring 容器用自动装配方式来进行依赖注入。

no：默认的方式是不进行自动装配，通过显式设置 ref 属性来进行装配。
byName：通过参数名自动装配，Spring 容器在配置文件中发现 bean 的 autowire 属性被设置成 byname，之后容器试图匹配、装配和该 bean 的属性具有相同名字的 bean。
byType：通过参数类型自动装配，Spring 容器在配置文件中发现 bean 的 autowire 属性被设置成 byType，之后容器试图匹配、装配和该 bean 的属性具有相同类型的 bean。如果有多个 bean 符合条件，则抛出错误。
constructor：这个方式类似于 byType，但是要提供给构造器参数，如果没有确定的带参数的构造器参数类型，将会抛出异常。
autodetect：首先尝试使用 constructor 来自动装配，如果无法工作，则使用 byType 方式。

Spring APO 原理

概念

"横切"的技术，剖解开封装的对象内部，并将那些影响了多个类的公共行为封装到一个可重用模块，并将其命名为"Aspect"，即切面。所谓"切面"，简单说就是那些与业务无关，却为业务模块所共同调用的逻辑或责任封装起来，便于减少系统的重复代码，降低模块之间的耦合度，并有利于未来的可操作性和可维护性。

使用"横切"技术，AOP 把软件系统分为两个部分：核心关注点和横切关注点。业务处理的主要流程是核心关注点，与之关系不大的部分是横切关注点。横切关注点的一个特点是，他们经常发生在核心关注点的多处，而各处基本相似，比如权限认证、日志、事物。AOP 的作用在于分离系统中的各种关注点，将核心关注点和横切关注点分离开来。

AOP 主要应用场景有：

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

AOP 核心概念

1、切面（aspect）：类是对物体特征的抽象，切面就是对横切关注点的抽象

2、横切关注点：对哪些方法进行拦截，拦截后怎么处理，这些关注点称之为横切关注点。

3、连接点（joinpoint）：被拦截到的点，因为 Spring 只支持方法类型的连接点，所以在 Spring中连接点指的就是被拦截到的方法，实际上连接点还可以是字段或者构造器。

4、切入点（pointcut）：对连接点进行拦截的定义

5、通知（advice）：所谓通知指的就是指拦截到连接点之后要执行的代码，通知分为前置、后置、异常、最终、环绕通知五类。

6、目标对象：代理的目标对象

7、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

8、引入（introduction）：在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。

AOP 两种代理方式

Spring 提供了两种方式来生成代理对象: JDKProxy 和 Cglib，具体使用哪种方式生成由AopProxyFactory 根据 AdvisedSupport 对象的配置来决定。默认的策略是如果目标类是接口，则使用 JDK 动态代理技术，否则使用 Cglib 来生成代理。

JDK 动态接口代理

JDK 动态代理主要涉及到 java.lang.reflect 包中的两个类：Proxy 和 InvocationHandler。

InvocationHandler是一个接口，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，动态将横切逻辑和业务逻辑编制在一起。Proxy 利用 InvocationHandler 动态创建一个符合某一接口的实例，生成目标类的代理对象。

CGLib 动态代理

：CGLib 全称为 Code Generation Library，是一个强大的高性能，高质量的代码生成类库，可以在运行期扩展 Java 类与实现 Java 接口，CGLib 封装了 asm，可以再运行期动态生成新的 class。和 JDK 动态代理相比较：JDK 创建代理有一个限制，就是只能为接口创建代理实例，而对于没有通过接口定义业务方法的类，则可以通过 CGLib 创建动态代理。

Spring MVC 原理

Spring 的模型-视图-控制器（MVC）框架是围绕一个 DispatcherServlet 来设计的，这个 Servlet会把请求分发给各个处理器，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。

MVC 流程

Http 请求到 DispatcherServlet

(1) 客户端请求提交到 DispatcherServlet。

HandlerMapping 寻找处理器

(2) 由 DispatcherServlet 控制器查询一个或多个 HandlerMapping，找到处理请求的Controller。

调用处理器 Controller

(3) DispatcherServlet 将请求提交到 Controller。

Controller 调用业务逻辑处理后，返回 ModelAndView

(4)(5)调用业务处理和返回结果：Controller 调用业务逻辑处理后，返回 ModelAndView。

DispatcherServlet 查询 ModelAndView

(6)(7)处理视图映射并返回模型： DispatcherServlet 查询一个或多个 ViewResoler 视图解析器，找到 ModelAndView 指定的视图。

ModelAndView 反馈浏览器 HTTP

(8) Http 响应：视图负责将结果显示到客户端。

MVC 常用注解

Spring Boot 原理

Spring Boot 是由 Pivotal 团队提供的全新框架，其设计目的是用来简化新 Spring 应用的初始搭建以及开发过程。该框架使用了特定的方式来进行配置，从而使开发人员不再需要定义样板化的配置。通过这种方式，Spring Boot 致力于在蓬勃发展的快速应用开发领域(rapid applicationdevelopment)成为领导者。其特点如下：

1. 创建独立的 Spring 应用程序

2. 嵌入的 Tomcat，无需部署 WAR 文件

3. 简化 Maven 配置

4. 自动配置 Spring

5. 提供生产就绪型功能，如指标，健康检查和外部配置

6. 绝对没有代码生成和对 XML 没有要求配置 [1]

JPA 原理

事务

事务是计算机应用中不可或缺的组件模型，它保证了用户操作的原子性 ( Atomicity )、一致性( Consistency )、隔离性 ( Isolation ) 和持久性 ( Durabilily )。

本地事务

紧密依赖于底层资源管理器（例如数据库连接 )，事务处理局限在当前事务资源内。此种事务处理方式不存在对应用服务器的依赖，因而部署灵活却无法支持多数据源的分布式事务。

分布式事务

Java 事务编程接口（JTA：Java Transaction API）和 Java 事务服务 (JTS；Java TransactionService) 为 J2EE 平台提供了分布式事务服务。分布式事务（Distributed Transaction）包括事务管理器（Transaction Manager）和一个或多个支持 XA 协议的资源管理器 ( ResourceManager )。我们可以将资源管理器看做任意类型的持久化数据存储；事务管理器承担着所有事务参与单元的协调与控制。

两阶段提交

两阶段提交主要保证了分布式事务的原子性：即所有结点要么全做要么全不做，所谓的两个阶段是指：第一阶段：准备阶段；第二阶段：提交阶段。

1 准备阶段

事务协调者(事务管理器)给每个参与者(资源管理器)发送 Prepare 消息，每个参与者要么直接返回失败(如权限验证失败)，要么在本地执行事务，写本地的 redo 和 undo 日志，但不提交，到达一种"万事俱备，只欠东风"的状态。

2 提交阶段：

如果协调者收到了参与者的失败消息或者超时，直接给每个参与者发送回滚(Rollback)消息；否则，发送提交(Commit)消息；参与者根据协调者的指令执行提交或者回滚操作，释放所有事务处理过程中使用的锁资源。(注意:必须在最后阶段释放锁资源)

将提交分成两阶段进行的目的很明确，就是尽可能晚地提交事务，让事务在提交前尽可能地完成

所有能完成的工作。

Mybatis 缓存

Mybatis 中有一级缓存和二级缓存，默认情况下一级缓存是开启的，而且是不能关闭的。一级缓存是指 SqlSession 级别的缓存，当在同一个 SqlSession 中进行相同的 SQL 语句查询时，第二次以后的查询不会从数据库查询，而是直接从缓存中获取，一级缓存最多缓存 1024 条 SQL。二级缓存是指可以跨 SqlSession 的缓存。是 mapper 级别的缓存，对于 mapper 级别的缓存不同的sqlsession 是可以共享的。

Mybatis 的一级缓存原理（sqlsession 级别）

第一次发出一个查询 sql，sql 查询结果写入 sqlsession 的一级缓存中，缓存使用的数据结构是一个 map。

key：MapperID+offset+limit+Sql+所有的入参

value：用户信息

同一个 sqlsession 再次发出相同的 sql，就从缓存中取出数据。如果两次中间出现 commit 操作（修改、添加、删除），本 sqlsession 中的一级缓存区域全部清空，下次再去缓存中查询不到所以要从数据库查询，从数据库查询到再写入缓存。

二级缓存原理（mapper 基本）

二级缓存的范围是 mapper 级别（mapper 同一个命名空间），mapper 以命名空间为单位创建缓存数据结构，结构是 map。mybatis 的二级缓存是通过 CacheExecutor 实现的。CacheExecutor其实是 Executor 的代理对象。所有的查询操作，在 CacheExecutor 中都会先匹配缓存中是否存在，不存在则查询数据库。

key：MapperID+offset+limit+Sql+所有的入参

具体使用需要配置：

Mybatis 全局配置中启用二级缓存配置
在对应的 Mapper.xml 中配置 cache 节点
在对应的 select 查询节点中添加 useCache=true

Tomcat 架构

通过tomcat官方发行，tomcat发展还是比较快的，目前已经更新到tomcat 10了，但当前大部分企业使用的tomcat为9或8版本。

通过阅读tomcat源码，tomcat简要架构可归结为如下(关于更详细的架构图和架构细节，将在详解tomcat架构(下篇)中分享)。

从上图中，可以得出：

1.tomcat重要主件：

Server主件：作为tomcat服务器主件

service主件：作为tomcat服务主件，即向外提供服务，由一个或多个Host组成

Connector主件：表示连接主件，外部访问tomcat时，通过该主键访问，其支持的比较重要的三个核心协议，http,https和ajp

Engine主件：tomcat引擎主件

Host主件：Tomcat主机主件

Context：tomcat项目主件，一个Context代表也给tomcat项目

2.tomcat支持的三大协议

http协议，ajp协议，https协议。