（史上最全的）Spring6框架学习教程

用草书谱写兰亭序2024-07-30 15:12

一、什么是Spring

1.javaWeb框架发展史

1、Servlet+JSP+JavaBean(跳转页面、业务逻辑判断、数据库查询)

2、MVC三层架构(M Model =pojo(User)V-view(USP)C-(controller-servlet))

(
web -跳转页面
service -业务逻辑判断 new UserService0;
dao -数据库查询 new UserDao();

)

3、使用EJB进行应用的开发，但是EJB是重量级框架(在使用的时候，过多的接口和依赖，侵入性强)，在使用上比较麻烦 UserService imp extends

4、Struts1/Struts2+Hibernate+Spring

Spring

(
web-跳转页面 Struts
service-业务逻辑判断
dao-数据库查询Hibernate

）--------SSH

5、SpringMVC+Mybatis+Spring

(
web-跳转页面 SpringMVC(出现BUG，使用毕竟麻烦)
service-业务逻辑判断
dao-数据库查询 myBatis

）-------SSM

6、SpringBoot开发，约定大于配置SSM搭建架构需要大量XML配置文件

7、mvvm架构
Model（模型）：负责处理应用程序的数据逻辑，比如数据库读写等数据源的操作。
View（视图）：负责显示数据（即模型层的数据）并且接收用户操作界面的界面。
ViewModel（视图模型）：作为Model和View之间的桥梁，从Model层获取数据后，处理并返回给View层显示。ViewModel 还负责处理View层的用户界面操作，将相关事件转发到Model层。

2.Spring框架简介

Spring框架英文全称Spring framework，是由Spring团队研发的模块化、轻量级开源框架。其主要目的 是为了简化项目开发。在项目开发中，可以说没有刻意使用Spring，却处处有着Spring存在，用官网对Spring框架的介绍:Spring框架核心功能包含依赖注入、事务管理、Web应用、数据访问、消息发送等等。

Spring框架的设计理念基于以下核心原则：

轻量级设计：

轻量级设计是Spring框架的首要原则之一。通过采用轻量级的设计，Spring能够在应用程序开发中提供高效、简单的解决方案。相比于其他重型框架，Spring注重简洁性，使得开发者能够更专注于业务逻辑的实现，而不必被繁琐的框架细节所困扰。

非侵入性的设计：

Spring框架强调非侵入性，这意味着开发者不需要修改已有的Java类来适应框架，从而保持了代码的整洁性和可维护性。非侵入性设计的优势在于，开发者可以更灵活地选择使用和配置框架的功能，而不会影响到已有的代码结构。

3.Spring loC/Dl 详解

3.1、IoC/DI简介

因为loC/Dl是 Spring Framework的基础。Spring Framework 其他所有功能都是在loC/DI 基础上 研发的。

loc: Inversion of Control控制反转

Dl:DependencyInjection 依赖注入

控制(对象创建权利)被反转:

之前:由程序员控制对象创建

UserService(new UserDao())-------->UserDao ;强耦合，再小的代码变更都会引起BUG的可能性之后:依赖Spring注入(DI)

Spring(newUserService(); new UserDao();)如果需要用到Spring管理的对象，需要依赖Spring注入(DI)

下图是没有使用IoC/DI前和使用了之后的对比图

3.2、IoC/DI的优缺点

优点：

  1. 解耦合：降低组件之间的依赖，使代码更易于理解和维护。
  2. 提高灵活性：便于在运行时替换依赖，增加系统的灵活性。
  3. 易于测试：支持单元测试，可以轻松注入模拟对象。
  4. 代码重用：相同的组件可以在不同的上下文中重用。
  5. 提高可读性：依赖关系明确，代码意图清晰。

缺点：

  1. 学习曲线：需要时间理解和掌握IoC和DI的概念。
  2. 配置复杂性：在复杂系统中，容器的配置可能变得复杂。
  3. 性能开销：可能引入一些性能开销，尤其是在应用程序启动时。
  4. 过度依赖框架：可能使得代码过于依赖特定的框架，降低可移植性。
  5. 引入复杂性：在一些简单应用中，可能会引入不必要的复杂性。

3.3、IoC/DI在项目中的应用场景

Java EE企业应用开发 ：

IoC和DI是解耦组件之间复杂关系的利器。Spring IoC模块就是IoC模式的一种实现，通过依赖注入和AOP切面增强了为JavaBean这样的POJO对象赋予事务管理、生命周期管理等基本功能。

EJB模式 ：

在EJB模式中，应用开发人员需要编写EJB组件，满足EJB容器的规范，才能运行在EJB容器中。Spring通过IoC提供了一个基本的JavaBean容器，管理依赖关系，降低了应用开发对传统J2EE技术规范的依赖。

Web应用程序 ：

在Web应用程序中，控制器（Controller）和视图（View）之间的依赖关系可以通过DI来管理。这样可以降低代码的耦合度，提高可维护性和可扩展性。

服务层 ：

在服务层中，服务类之间也可以通过DI来传递依赖对象。这种方式使得组件可以独立于其他组件进行开发和测试，提高了开发效率和代码质量。

数据访问层 ：

在数据访问层中，DAO（Data Access Object）对象也可以通过DI来注入数据库连接信息。这种方式简化了代码的配置，使得依赖关系管理更加灵活和可维护。

二、基于Springboot快速启动Spring

点击下一步就可以创建一个SpringBoot项目并且Springboot项目我们也可以从下面图片看到SpringBoot中是依赖了Spring的。

三、SpringIoc核心容器

1.什么是Bean

1.1 Bean的简述

Bean 是由Spring容器创建并管理的对象实例。Spring通过依赖注入（DI）和控制反转（IoC）机制管理这些对象的生命周期和依赖关系。

1.2 如何配置Bean

  1. <bean class="">
  2. @Component 写在类上面
    1. @Service
    2. @Repository
    3. @Configuration
    4. ...
  3. @Bean
    1. 写在方法上面
    2. 通常写在配置类里面
      1. @Bean方法调用另外一个@Bean方法，会从spring容器中去获取
    3. 可以干预bean的实例化过程的，jar包中的类如果要配置bean就需要用@Bean
    4. 在方法中声明的参数spring会帮我们自动注入进来
  4. @lmport
    1. @Import必须写在类上面
    2. 标记的类必须是一个bean否则不会起作用
    3. 普通类-----直接@lmport(UserService.class)普通类，把普通类注入spring
    4. lmportSelector-----lmportSelector -用于根据完整限定名字符串批量注入Bean
      • 定义一个类实现
      • ii.批量注册bean(通过实现selectlmports，返回bean的完整类路径字符串数组)
        ii.@lmport(实现lmportSelector.class)

1.3 实例化Bean

1.3.1 使用默认构造函数：

这是最常见的方式，Spring容器会调用Bean类的默认无参构造函数来创建实例。

java 复制代码 
@Component
public class MyBean {
    public MyBean() {
        // 构造函数逻辑
    }
}

1.3.2使用实例工厂方法实例化--@Bean

可以自由的选择构造函数进行实例化

1.3.3 使用工厂类：

通过实现BeanFactory接口或使用FactoryBean接口来创建Bean实例。这种方式提供了更高的灵活性，允许你控制Bean的创建和初始化过程。

java 复制代码 
public class MyBeanFactory implements FactoryBean<MyBean> {
    public MyBean getObject() throws Exception {
        return new MyBean();
    }

    public Class<MyBean> getObjectType() {
        return MyBean.class;
    }
}

2.依赖注入

2.1 @Autowired注解

要实现自动装配一定要用@Autowired

  1. @Bean 方法的参数默认会自动装配
  2. Bean的有参构造函数默认会自动装配(前提只能有一个有参构造函数)

@Autowired特性

@Autowired可以写在构造函数、方法、字段、参数

  1. 构造函数
    1. 如果bean只有一个有参构造函数，是省略@Autowired，会自动注入构造函数的参数。
    2. 如果有多个有参构造函数，并且没有无参构造函数:会报错， 解决:使用@Autowired指定某一个构造函数
    3. 构造函数上指定的@Autowired(required=false);会失效
      2.参数:

如果想设置构造函数上面的参数为不是必须注入:单独去设置

@Autowired(required = false)

@Autowired(value = "specificBean")

2.2 @Inject和@Resource

@Inject和@Resource

都是由JDK官方提供的。

Idea为什么不建议在字段上面使用@autowired

  1. 通过@Autowired注入私有字段不建议字段private，建议通过构造函数或者方法来进行自动注入
  2. @autowired受框架的限制

@Inject

不能设置required=false属性

java 复制代码 
<dependency>
    <groupId>jakarta.inject</groupId>
    <artifactId>jakarta.inject-api</artifactId>
    <version>2.0.1</version>
</dependency>

@Resource

会先根据名字找，再根据类型找

2.3 @Value

接受前端请求参数---pojo , 把数据库查询到的数据---pojo

user{ name ,age ..}

  1. 直接值（基本类型，String等）
java 复制代码 
  @Value("ltx")
    private String name;
    @Value("18")
    private Integer age;

2.对外部属性（SpringBoot配置文件）文件的引用

java 复制代码 
@Component
public class MovieRecommender {

    private final String catalog;

    public MovieRecommender(@Value("${catalog.name}") String catalog) {
        this.catalog = catalog;
    }
}

3.默认值

java 复制代码 
@Component
public class MovieRecommender {

    private final String catalog;

    public MovieRecommender(@Value("${catalog.name:defaultCatalog}") String catalog) {
        this.catalog = catalog;
    }
}

3.自动注入顺序

3.1 @Order改变自动注入顺序

用于改变自动装配时：如果一个类型， 有多个bean, 可以List来承接装备的类型。 在List里面的bean可以通过@Order来改变。

java 复制代码 
@Component
//@Order(9)
class A implements I {
    public A() {
        System.out.println("A");
    }
}

@Component
//@Order(0)
public class B implements I{
    public B() {
        System.out.println("B");
    }
}
@SpringBootTest
public class TestOrder {

    @Test
    public void test(@Autowired List<I> i){
        System.out.println(i);
        // 输出的A 在前面B在后面
    }
}
java 复制代码 
@Component
@Order(9)
class A implements I {
    public A() {
        System.out.println("A");
    }
}

@Component
@Order(0)
public class B implements I{
    public B() {
        System.out.println("B");
    }
}
@SpringBootTest
public class TestOrder {

    @Test
    public void test(@Autowired List<I> i){
        System.out.println(i);
        
        // 输出的B 在前面A在后面
    }
}

3.2 @DependsOn改变Bean创建顺序

Bean创建: (@Componet class A --b---> 容器加载 new ApplicationContext()------>

new A(); DI ... ; )

new A () 负载数据库查询

new B(）数据库连接

java 复制代码 
@DependsOn("d")
public class C {
    public C() {
        System.out.println("C");
    }
}

4.懒加载bean

懒加载作用：

默认的bean会在启动的时候就会创建， 如果说某些Bean非常大， 如果在启动的时候就创建就会影响启动速度， 就可以把那些大的Bean设置成懒加载， 这样可以优化启动速度

懒加载Bean创建: (@Componet class A --b---> 容器加载 new ApplicationContext()------> )

用到的时候才会创建(new A(); DI ... ; ):

SpringBoot将所有的bean都配置为懒加载

java 复制代码 
spring.main.lazy-initialization=true

5.@Scope作用域

默认Bean单例（只会new 一次，不管@autowired多少次，只会创建一次）

好处： 节省内存空间（有线程安全风险）

多例Bean（只会new 一次，不管@autowired多少次，只会创建一次）

好处： 节省内存空间（有线程安全风险）

Bean 是单例的，会不会有线程安全问题?

线程安全问题: 多线程并发的情况下， 同时对同一个共享资源（Bean）进行读写，就出现线程不安全，问题：（脏读、数据串改）

会不会有线程安全问题: 会！

但是！ 只要不在单例bean中声明一些共享的类成员变量（共享资源），并且不对共享资源进行读写， 也不会出现线程安全问题， 所以基本上bean就会使用默认的单例（节省内存开销）。

单例

java 复制代码 
@Scope("singleton")
@Component
public class SingletonBean {
    // ...
}

原型

java 复制代码 
@Scope("prototype")
@Component
public class PrototypeBean {
    // ...
}

6.循环依赖

new applicationContext(); ----> new BeanA(); ------>解析@autowired----->去容器中获取BeanB(容器容器中没有B,创建B)----> ----> new BeanB(); ------>解析@autowired----->去容器中获取BeanA(容器容器中没有A,创建A)---->循环执行......

问题的根本Bean要经过依赖注入完（解析@autowired之后）后才会放到spring容器

解决

1.在配置文件中放开循环依赖的限制

java 复制代码 
# 放开循环依赖的限制

#spring.main.allow-circular-references=true

2.代码设计层面：

a. 把依赖的方法， 直接写在本类中，断绝其中一方依赖关系

b. 添加一个中间类， 中间类去依赖A、B， 然后让中间类去组织他们的依赖方法。

3.延迟注入

a.添加需要依赖的构造函数参数

b.添加@Lazy注解

java 复制代码 
@Lazy
public BeanA(BeanB beanb) {
    this.beanb = beanb;
}

@Lazy
public Bean(BeanA beana) {
    this.beana = beana;
}

四、SpringAOP面相切面编程

AOP：Aspect Oriented Programming 面向切面编程 编程思想

4.1 为什么要用到AOP

所有业务功能都已经实现，但是最后我想在所有的功能里面加一个公共的功能，（记录所有的请求的用时）， 利用AOP， 切面（需要增强的公共的、跟业务没有关系的公共代码）。可以在不改变原有业务代码的基础上进行了增强。

如何在Spring中创建一个所谓切面？

切面里面的代码怎么运行在业务方法（之前、之后）

4.2 AOP快速上手

第一步：引入pom.xml依赖

java 复制代码 
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
        </dependency>

通过下面的图片我们可以看到AOP包中其实还有aspect，aspect是一个成熟的AOP框架

第二步：编写业务代码

java 复制代码 
package com.ltx.springtest.service;

import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class UserService {
    //添加用户
    public void addUser(){
        System.out.println("添加用户");
    }
    //删除用户
    public void deleteUser(){
        System.out.println("删除用户");
    }
    //修改用户
    public void updateUser(){
        System.out.println("修改用户");
    }
}

第三步：编写aop切面类

之前说过AOP就是面向切面编程， OK大家现在可以直观的看到切面了，我们现在就是要面向这个切面类来编程，增强业务方法，记录日志：

java 复制代码 
package com.ltx.springtest;

import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Aspect
@Component
public class LogAspect {

    /**
     * 切面环绕通知，针对UserService接口的所有方法执行进行监控。
     * 使用 ProceedingJoinPoint 参数来获取方法信息并控制方法的执行。
     * 该通知将在方法执行前、执行后以及发生异常时打印日志信息。
     *
     * @param proceedingJoinPoint AOP联盟提供的 ProceedingJoinPoint 类型的参数，用于获取方法信息和继续方法的执行。
     * @return 返回方法的执行结果。
     * @throws Throwable 如果方法执行过程中抛出异常，则重新抛出异常。
     */
    @Around("execution(* com.ltx.springtest.service.UserService.*(..))")
    public Object before(ProceedingJoinPoint proceedingJoinPoint){
        System.out.println("方法进入");
        Object proceed=null;
        try {
            proceed = proceedingJoinPoint.proceed();
        } catch (Throwable e) {
            System.out.println("方法异常");
            throw new RuntimeException(e);
        }
        finally {
            System.out.println("方法执行完毕");
        }
        System.out.println("方法返回");
        return proceed;
    }
}

第四步：测试

测试类

java 复制代码 
package com.ltx.springtest;

import com.ltx.springtest.service.UserService;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

@SpringBootTest
class SpringTestApplicationTests {

    @Test
    void contextLoads(@Autowired UserService userService) {
        userService.addUser();
    }

}

结果如下所示：

所以spring可以在不改变原有业务代码的基础上进行了增强。

如何在Spring中创建一个所谓切面？

@Aspect+@Component+通知+切点

4.3 AOP详细使用

4.3.1 @EnableAspectJAutoProxy

启用AOP，没有这个注解AOP功能无法使用

@EnableAspectJAutoProxy是否一定要加？

为什么没有加AOP也起作用了？

SpringBoot其实会通过启动类自动帮我们加上@EnableAspectJAutoProxy，所以可以省略。

但是依然建议加上@EnableAspectJAutoProxy，在Spring中是要加的。

4.3.2 通知

通知分类

后置通知@After：目标方法之后执行

异常通知@AfterThrowing：目标方法出现了异常执行

返回通知@AfterReturning：目标方法返回值执行

环绕通知@Around：可以把代码增强在目标方法的任意地方，更通用

前置通知实例

java 复制代码 
// 前置通知
@Before("execution(* com.example.c4_aop.advice.UserServce.*(..) )")
public void before(JoinPoint joinPoint){
// 记录当前方法的方法名，参数
String methodName = joinPoint.getSignature().getName();

// 参数
Object[] args = joinPoint.getArgs();

// 目标对象
Object target = joinPoint.getTarget();

System.out.println("当前执行的方法是"+target.getClass()+"."+methodName+"；参数"+ Arrays.toString(args));

}

执行顺序：

正常：前置-->目标方法-->返回通知--->后置通知(finally)

异常: 前置-->目标方法-->异常通知--->后置通知(finally)

4.3.3 切点

4.3.3.1 表达式抽取
java 复制代码 
@Pointcut("execution( public int cn.ltx.inter.MyCalculator.*(int,int))")
    public void myPoint(){}
    
    @Before("myPoint()")
    public static void start(JoinPoint joinPoint){
        Object[] args = joinPoint.getArgs();
        String name = joinPoint.getSignature().getName();
        System.out.println(name+"方法开始执行，参数是："+ Arrays.asList(args));
    }

    @AfterReturning(value = "myPoint()",returning = "result")
    public static void stop(JoinPoint joinPoint,Object result){
        String name = joinPoint.getSignature().getName();
        System.out.println(name+"方法执行完成，结果是："+result);

    }

    @AfterThrowing(value = "myPoint()",throwing = "exception")
    public static void logException(JoinPoint joinPoint,Exception exception){
        String name = joinPoint.getSignature().getName();
        System.out.println(name+"方法出现异常："+exception.getMessage());
    }

    @After("myPoint()")
    private int end(JoinPoint joinPoint){
        String name = joinPoint.getSignature().getName();
        System.out.println(name+"方法执行结束了......");
        return 0;
    }
}
4.3.3.2 切点表达式

Spring AOP支持使用以下AspectJ切点标识符(PCD),用于切点表达式：

切点标识符：规定匹配的位置

  • execution: 用于匹配方法执行连接点。 这是使用Spring AOP时使用的主要切点标识符。 可以匹配到方法级别 ，细粒度
  • 访问修饰符：不写代表所有
  • 返回值：*代表所有
  • 完整限定名
    • 包
      • com.xs.service
      • com.xs.*=com.xs.service com.xs.dao com.xs.xxx 名字任意，不代表层级任意
      • com.xs..= com.xs.service.imple 层级任意
    • 类
      • *
      • com.xs..*=com.xs.service.imple.任意包. 任意类
      • 参数： 不写代表没有参数的方法， .. 代表任意参数

五、Spring声明式事务

5.1 事务是什么

一组关联的数据库操作 （转账）；要么都成功，要么都失败，保证业务操作完整性的一种数据库机制。

ACID四大特性

A 原子性：原子性指的是 在一组业务操作下 要么都成功 要么都失败

在一组增删改查的业务下 要么都提交 要么都回滚

C 一致性：事务前后的数据要保证数据的一致性

在一组的查询业务下 必须要保证前后关联数据的一致性

I 隔离性：在并发情况下 事物之间要相互隔离。

D 持久性：数据一旦保存就是持久性的。

5.2 使用@Transactional注解

Spring的@Transactional注解是最常用的声明式事务管理方式。你可以将其添加到类或方法上，来声明事务的边界。

示例代码：

java 复制代码 
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;

@Service
public class UserService {

    // 声明类级别的事务，类中的所有方法都会应用这个事务配置
    @Transactional

    public void createUser(User user) {
        // 创建用户的业务逻辑
    }

    public void updateUser(User user) {
        // 更新用户的业务逻辑
    }

    // 声明方法级别的事务，只对这个方法生效
    @Transactional(readOnly = true)
    public User getUser(Long id) {
        // 获取用户的业务逻辑
        return user;
    }
}

5.3. 事务属性

@Transactional注解支持多个属性来定义事务的行为：

  • propagation：定义事务的传播行为，默认为Propagation.REQUIRED。
  • isolation：定义事务的隔离级别，默认为Isolation.DEFAULT。
  • timeout：定义事务的超时时间，默认为-1（不超时）。
  • readOnly：定义事务是否为只读，默认为false。
  • rollbackFor：定义哪些异常会导致事务回滚，默认为Throwable。
  • noRollbackFor：定义哪些异常不会导致事务回滚。

示例代码：

java 复制代码 
@Transactional(readOnly = true, propagation = Propagation.SUPPORTS, rollbackFor = Exception.class)
 public User getUser(Long id) 
{ 
    // 获取用户的业务逻辑 return user; 
}

5.4. 事务传播行为

事务的传播行为定义了当事务方法被另一个事务方法调用时，事务如何传播：

  • Propagation.REQUIRED：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。
  • Propagation.SUPPORTS：如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则以非事务方式执行。
  • 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。
  • Propagation.REQUIRES_NEW：无论当前是否存在事务，都创建一个新的事务。
  • Propagation.NOT_SUPPORTED：以非事务方式执行，如果当前存在事务，则挂起当前事务。
  • Propagation.NEVER：以非事务方式执行，如果当前存在事务，则抛出异常。

示例代码：

java 复制代码 
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW) 
public void createUser(User user) 
{ 
    // 创建用户的业务逻辑 
}

5.5. 事务隔离级别

事务的隔离级别定义了事务在执行过程中对数据的可见性：

  • Isolation.DEFAULT：使用后端数据库的默认隔离级别。
  • Isolation.READ_UNCOMMITTED：最低的隔离级别，允许读取未提交的数据。
  • Isolation.READ_COMMITTED：保证读取的都是已提交的数据。
  • Isolation.REPEATABLE_READ：保证在同一个事务中，多次读取同一数据的结果是一致的。
  • Isolation.SERIALIZABLE：最高的隔离级别，完全串行执行事务。

脏读（Dirty Read）：**一个事务读取到了另一个事务未提交的数据。**如果那个事务最终回滚，读取到的数据将是无效的。

不可重复读（Non-repeatable Read）：在一个事务中，多次读取同一数据集合时，由于其他事务的修改，可能会得到不同的结果。这违反了事务的隔离性。

幻读（Phantom Read）：一个事务在执行过程中，由于其他事务的插入或删除操作，导致读取到之前不存在的行，或者丢失了之前存在的行。

丢失更新（Lost Update）：两个或多个事务同时修改同一数据，其中一个事务的修改可能会覆盖另一个事务的修改。特别是当两个事务读取同一数据，然后各自修改并提交时

死锁（Deadlock）：**两个或多个事务相互等待对方持有的资源，导致无法继续执行。**这通常发生在事务试图获取多个资源的锁时。

示例代码：

java 复制代码 
@Transactional(isolation = Isolation.REPEATABLE_READ)
public void updateUser(User user) 
{ 
    // 更新用户的业务逻辑 
}
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