Spring原理

基础

核心容器

体系架构

Spring 有可能成为所有企业应用程序的一站式服务点，然而，Spring 是模块化的，允许你挑选和选择适用于你的模块，不必要把剩余部分也引入。下面的部分对在 Spring 框架中所有可用的模块给出了详细的介绍。

Spring 框架提供约 20 个模块，可以根据应用程序的要求来使用。

核心容器

核心容器由 spring-core，spring-beans，spring-context，spring-context-support和spring-expression（SpEL，Spring 表达式语言，Spring Expression Language）等模块组成，它们的细节如下：

1. spring-core 模块提供了框架的基本组成部分，包括 IoC 和依赖注入功能。
2. spring-beans 模块提供 BeanFactory，工厂模式的微妙实现，它移除了编码式单例的需要，并且可以把配置和依赖从实际编码逻辑中解耦。
3. context 模块建立在由 core和 beans 模块的基础上建立起来的，它以一种类似于 JNDI 注册的方式访问对象。Context 模块继承自 Bean 模块，并且添加了国际化（比如，使用资源束）、事件传播、资源加载和透明地创建上下文（比如，通过 Servelet 容器）等功能。Context 模块也支持 Java EE 的功能，比如 EJB、JMX 和远程调用等。ApplicationContext 接口是 Context 模块的焦点。spring-context-support 提供了对第三方库集成到 Spring 上下文的支持，比如缓存（EhCache, Guava, JCache）、邮件（JavaMail）、调度（CommonJ, Quartz）、模板引擎（FreeMarker, JasperReports, Velocity）等。
4. spring-expression 模块提供了强大的表达式语言，用于在运行时查询和操作对象图。它是 JSP2.1 规范中定义的统一表达式语言的扩展，支持 set 和 get 属性值、属性赋值、方法调用、访问数组集合及索引的内容、逻辑算术运算、命名变量、通过名字从 Spring IoC 容器检索对象，还支持列表的投影、选择以及聚合等。

各模块之间的关联关系：

数据访问/集成

数据访问/集成层包括 JDBC，ORM，OXM，JMS 和事务处理模块，它们的细节如下：

1. JDBC （Java Data Base Connectivity）模块提供了 JDBC 抽象层，它消除了冗长的 JDBC 编码和对数据库供应商特定错误代码的解析。
2. ORM（Object Relational Mapping） 模块提供了对流行的对象关系映射 API 的集成，包括 JPA、JDO 和 Hibernate 等。通过此模块可以让这些 ORM 框架和 spring的其它功能整合，比如前面提及的事务管理。
3. OXM （Object XML Mapping）模块提供了对 OXM 实现的支持，比如 JAXB、Castor、XML Beans、JiBX、XStream 等。
4. JMS（Java Message Service） 模块包含生产（produce）和消费（consume）消息的功能。从 Spring 4.1 开始，集成了 spring-messaging 模块。

事务模块为实现特殊接口类及所有的 POJO 支持编程式和声明式事务管理。（注：编程式事务需要自己写 beginTransaction()、commit()、rollback() 等事务管理方法，声明式事务是通过注解或配置由 spring 自动处理，编程式事务粒度更细）

Web

Web 层由 Web，Web-MVC，Web-Socket 和 Web-Portlet 组成，它们的细节如下：

1. Web 模块提供面向 web 的基本功能和面向 web 的应用上下文，比如多部分（multipart）文件上传功能、使用 Servlet 监听器初始化 IoC 容器等。它还包括 HTTP 客户端以及 Spring 远程调用中与 web 相关的部分。
2. Web-MVC 模块为 web 应用提供了模型视图控制（MVC）和 REST Web服务的实现。Spring 的 MVC 框架可以使领域模型代码和 web 表单完全地分离，且可以与 Spring 框架的其它所有功能进行集成。
3. Web-Socket 模块为 WebSocket-based 提供了支持，而且在 web 应用程序中提供了客户端和服务器端之间通信的两种方式。
4. Web-Portlet 模块提供了用于 Portlet 环境的 MVC 实现，并反映了 spring-webmvc 模块的功能。

其他

还有其他一些重要的模块，像 AOP，Aspects，Instrumentation，Web 和测试模块，它们的细节如下：

1. AOP 模块提供了面向方面（切面）的编程实现，允许你定义方法拦截器和切入点对代码进行干净地解耦，从而使实现功能的代码彻底的解耦出来。使用源码级的元数据，可以用类似于.Net属性的方式合并行为信息到代码中。
2. Aspects 模块提供了与 AspectJ 的集成，这是一个功能强大且成熟的面向切面编程（AOP）框架。
3. Instrumentation 模块在一定的应用服务器中提供了类 instrumentation 的支持和类加载器的实现。
4. Messaging 模块为 STOMP 提供了支持作为在应用程序中 WebSocket 子协议的使用。它也支持一个注解编程模型，它是为了选路和处理来自 WebSocket 客户端的 STOMP 信息。

测试模块支持对具有 JUnit 或 TestNG 框架的 Spring 组件的测试。

概念

IoC 容器

Spring 容器是 Spring 框架的核心。容器将创建对象，把它们连接在一起，配置它们，并管理他们的整个生命周期从创建到销毁。Spring 容器使用依赖注入（DI）来管理组成一个应用程序的组件，这些对象被称为 Spring Beans。

通过阅读配置元数据提供的指令，容器知道对哪些对象进行实例化，配置和组装。配置元数据可以通过 XML，Java 注释或 Java 代码来表示。Spring IoC 容器利用 Java 的 POJO 类和配置元数据来生成完全配置和可执行的系统或应用程序。

IOC 容器具有依赖注入功能的容器，它可以创建对象，IOC 容器负责实例化、定位、配置应用程序中的对象及建立这些对象间的依赖。通常new一个实例，控制权由程序员控制，而"控制反转"是指new实例工作不由程序员来做而是交给Spring容器来做。在Spring中BeanFactory是IOC容器的实际代表者。

Spring 提供了以下两种不同类型的容器：

容器	说明
Spring BeanFactory 容器	最简单的容器，给 DI 提供了基本的支持，它用 org.springframework.beans.factory.BeanFactory 接口来定义。BeanFactory 或者相关的接口，如 BeanFactoryAware，InitializingBean，DisposableBean，在 Spring 中仍然存在具有大量的与 Spring 整合的第三方框架的反向兼容性的目的。
Spring ApplicationContext 容器	该容器添加了更多的企业特定的功能，例如从一个属性文件中解析文本信息的能力，发布应用程序事件给感兴趣的事件监听器的能力。该容器是由org.springframework.context.ApplicationContext 接口定义。

BeanFactory 容器

在 Spring 中，有大量对 BeanFactory 接口的实现。其中，最常被使用的是 XmlBeanFactory 类。这个容器从一个 XML 文件中读取配置元数据，由这些元数据来生成一个被配置化的系统或者应用。

首先创建Bean程序，下面是文件 HelloWorld.java 的内容：

public class HelloWorld {
   private String message;
   public void setMessage(String message){
    this.message  = message;
   }
   public void getMessage(){
    System.out.println("Your Message : " + message);
   }
}

接下来写主程序：

import org.springframework.beans.factory.InitializingBean;
import org.springframework.beans.factory.xml.XmlBeanFactory;
import org.springframework.core.io.ClassPathResource;
public class MainApp {
   public static void main(String[] args) {
      XmlBeanFactory factory = new XmlBeanFactory
                             (new ClassPathResource("Beans.xml"));
      HelloWorld obj = (HelloWorld) factory.getBean("helloWorld");
      obj.getMessage();
   }
}

在主程序当中，我们需要注意以下两点：

1. 第一步利用框架提供的 XmlBeanFactory() API 去生成工厂 bean 以及利用 ClassPathResource() API 去加载在路径 CLASSPATH 下可用的** bean 配置文件**。XmlBeanFactory() API 负责创建并初始化所有的对象，即在配置文件中提到的 bean。
2. 第二步利用第一步生成的 bean 工厂对象的 getBean() 方法得到所需要的 bean。 这个方法通过配置文件中的 bean ID 来返回一个真正的对象，该对象最后可以用于实际的对象。一旦得到这个对象，你就可以利用这个对象来调用任何方法。

最后是配置文件 Beans.xml 中的内容：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
    http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd">

   <bean id="helloWorld" class="com.tutorialspoint.HelloWorld">
       <property name="message" value="Hello World!"/>
   </bean>

</beans>

让我们运行这个应用程序。如果程序没有错误，你将从控制台看到以下信息：

Your Message : Hello World!

ApplicationContext 容器

Application Context 是 BeanFactory 的子接口，也被称为 Spring 上下文。Application Context 是 spring 中较高级的容器。和 BeanFactory 类似，它可以加载配置文件中定义的 bean，将所有的 bean 集中在一起，当有请求的时候分配 bean。 另外，它增加了企业所需要的功能，比如，从属性文件中解析文本信息和将事件传递给所指定的监听器。这个容器在 org.springframework.context.ApplicationContext interface 接口中定义。

ApplicationContext 包含 BeanFactory 所有的功能，一般情况下，相对于 BeanFactory，ApplicationContext 会更加优秀。当然，BeanFactory 仍可以在轻量级应用中使用，比如移动设备或者基于 applet 的应用程序。

最常被使用的 ApplicationContext 接口实现：

• FileSystemXmlApplicationContext：该容器从 XML 文件中加载已被定义的 bean。在这里，你需要提供给构造器 XML 文件的完整路径。
• ClassPathXmlApplicationContext：该容器从 XML 文件中加载已被定义的 bean。在这里，你不需要提供 XML 文件的完整路径，只需正确配置 CLASSPATH 环境变量即可，因为，容器会从 CLASSPATH 中搜索 bean 配置文件。
• WebXmlApplicationContext：该容器会在一个 web 应用程序的范围内加载在 XML 文件中已被定义的 bean。

范例，修改上面函数的主程序就可以了，将主程序的XmlBeanFactory替换城FileSystemXmlApplicationContext：

public class MainApp {
   public static void main(String[] args) {
      ApplicationContext context = new FileSystemXmlApplicationContext
            ("C:/.../Beans.xml");
      HelloWorld obj = (HelloWorld) context.getBean("helloWorld");
      obj.getMessage();
   }
}

最终的输出与BeanFactory相同。

Bean

BeanFactory通过xml文件来获取Bean的属性，属性定义位于：http://www.springframework.org/schema/beans

作用域

xml文件中可以设置bean的作用域，格式：

<bean id="..." class="..." scope="singleton"> ... </bean>

作用域说明：

作用域	描述
singleton	在spring IoC容器仅存在一个Bean实例，Bean以单例方式存在，默认值
prototype	每次从容器中调用Bean时，都返回一个新的实例，即每次调用getBean()时，相当于执行newXxxBean()
request	每次HTTP请求都会创建一个新的Bean，该作用域仅适用于WebApplicationContext环境
session	同一个HTTP Session共享一个Bean，不同Session使用不同的Bean，仅适用于WebApplicationContext环境
global-session	一般用于Portlet应用环境，该运用域仅适用于WebApplicationContext环境

生命周期

初始化回调和和销毁回调可以在xml中通过 init-method 和 destroy-method 指定：

<bean id="..." class="..." init-method="init" destroy-method="destroy"/>

也可以使用默认函数，下面两个函数是默认函数，BeanFactory创建/销毁对象时会自动调用：

void afterPropertiesSet() throws Exception;
void destroy() throws Exception;

Bean后置处理器

Bean后置处理器是一个类，实现了接口 BeanPostProcessor 定义的两个方法，这两个方法分别是：

• postProcessBeforeInitialization：在调用init-method前执行；
• postProcessAfterInitialization：在调用init-method后执行；

多后置处理器的有序性的 bean 在使用的过程中可以经过多个后置预处理的处理，但是，一般情况下，多个实现后置处理器接口的类是有先后顺序的，为了让 IOC 明白后置处理器之间的先后顺序，类还要实现 Ordered 接口，通过接口里的 order 属性来控制后处理器的先后顺序，默认为 0，为最高优先级。

同一个容器中的后置处理器是通用的一个 context 中的后置处理器实现类，这个不是针对某一个的 bean而是针对整个Contex。这个 context 中任意 bean 的产生过程都会去调用这个后置处理器，为了有针对性，可以通过 bean 的 id 来执行个性化的操作。

原型：

public class PostProcessorExample implements BeanPostProcessor {
    @Nullable
        default Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        return bean;
    }
    @Nullable
    default Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        return bean;
    }
}

注意：

1. 返回值必须为非 null，且必须是 Object 类型，和从 context 中 get 出来的一致。由于是有默认实现，因此重写不是必须的。
2. Bean的ID通过参数beanName传递给函数。

实现范例：

public class PostProcessorExample implements BeanPostProcessor {
    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        ...
        return bean;
    }
}

Bean的xml配置：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans>
    <bean id="american" class="初始化和销毁回调.American">
    </bean>
    <bean id="beanPostProcessor" class="后置处理器.PostProcessorExample">
    </bean>
</beans>

Bean继承

Bean继承是通过在xml中描述继承实现的。

例如如下两个类，helloIndia继承自helloWorld：

   <bean id="helloWorld" class="com.tutorialspoint.HelloWorld">
      <property name="message1" value="Hello World!"/>
      <property name="message2" value="Hello Second World!"/>
   </bean>

   <bean id="helloIndia" class="com.tutorialspoint.HelloIndia" parent="helloWorld">
      <property name="message1" value="Hello India!"/>
      <property name="message3" value="Namaste India!"/>
   </bean>

用户在编写Bean代码时不需要使用extends关键字执行继承，因为此时有可能根本就找不到父类。

Bean和容器的关系

Bean 与 Spring 容器的关系：