Spring框架 - Spring和Spring框架組成

pdai發表於2022-06-20
Spring框架

Spring框架 - Spring和Spring框架組成

Spring是什麼？它是怎麼誕生的？有哪些主要的元件和核心功能呢? 本文通過這幾個問題幫助你構築Spring和Spring Framework的整體認知。@pdai

什麼是Spring?

首先，Spring是什麼？它是怎麼誕生的？它的誕生是為了解決什麼問題？@pdai

Spring的起源

百度百科中關於Spring的起源介紹如下：

要談Spring的歷史，就要先談J2EE。J2EE應用程式的廣泛實現是在1999年和2000年開始的，它的出現帶來了諸如事務管理之類的核心中間層概念的標準化，但是在實踐中並沒有獲得絕對的成功，因為開發效率，開發難度和實際的效能都令人失望。

曾經使用過EJB開發JAVA EE應用的人，一定知道，在EJB開始的學習和應用非常的艱苦，很多東西都不能一下子就很容易的理解。EJB要嚴格地實現各種不同型別的介面，類似的或者重複的程式碼大量存在。而配置也是複雜和單調，同樣使用JNDI進行物件查詢的程式碼也是單調而枯燥。雖然有一些開發工作隨著xdoclet的出現，而有所緩解，但是學習EJB的高昂代價，和極低的開發效率，極高的資源消耗，都造成了EJB的使用困難。而Spring出現的初衷就是為了解決類似的這些問題。

Spring的一個最大的目的就是使JAVA EE開發更加容易。同時，Spring之所以與Struts、Hibernate等單層框架不同，是因為Spring致力於提供一個以統一的、高效的方式構造整個應用，並且可以將單層框架以最佳的組合揉和在一起建立一個連貫的體系。可以說Spring是一個提供了更完善開發環境的一個框架，可以為POJO(Plain Ordinary Java Object)物件提供企業級的服務。

Spring的形成，最初來自Rod Jahnson所著的一本很有影響力的書籍《Expert One-on-One J2EE Design and Development》，就是在這本書中第一次出現了Spring的一些核心思想，該書出版於2002年。

Spring的特性和優勢

Spring Framework有哪些特性，用了這個框架對開發而言有什麼好處呢？

從Spring 框架的特性來看：

  • 非侵入式：基於Spring開發的應用中的物件可以不依賴於Spring的API
  • 控制反轉：IOC——Inversion of Control，指的是將物件的建立權交給 Spring 去建立。使用 Spring 之前，物件的建立都是由我們自己在程式碼中new建立。而使用 Spring 之後。物件的建立都是給了 Spring 框架。
  • 依賴注入：DI——Dependency Injection，是指依賴的物件不需要手動呼叫 setXX 方法去設定，而是通過配置賦值。
  • 面向切面程式設計：Aspect Oriented Programming——AOP
  • 容器：Spring 是一個容器，因為它包含並且管理應用物件的生命週期
  • 元件化：Spring 實現了使用簡單的元件配置組合成一個複雜的應用。在 Spring 中可以使用XML和Java註解組合這些物件。
  • 一站式：在 IOC 和 AOP 的基礎上可以整合各種企業應用的開源框架和優秀的第三方類庫（實際上 Spring 自身也提供了表現層的 SpringMVC 和持久層的 Spring JDBC）

從使用Spring 框架的好處看：

  • Spring 可以使開發人員使用 POJOs 開發企業級的應用程式。只使用 POJOs 的好處是你不需要一個 EJB 容器產品，比如一個應用程式伺服器，但是你可以選擇使用一個健壯的 servlet 容器，比如 Tomcat 或者一些商業產品。
  • Spring 在一個單元模式中是有組織的。即使包和類的數量非常大，你只要擔心你需要的，而其它的就可以忽略了。
  • Spring 不會讓你白費力氣做重複工作，它真正的利用了一些現有的技術，像 ORM 框架、日誌框架、JEE、Quartz 和 JDK 計時器，其他檢視技術。
  • 測試一個用 Spring 編寫的應用程式很容易，因為環境相關的程式碼被移動到這個框架中。此外，通過使用 JavaBean-style POJOs，它在使用依賴注入注入測試資料時變得更容易。
  • Spring 的 web 框架是一個設計良好的 web MVC 框架，它為比如 Structs 或者其他工程上的或者不怎麼受歡迎的 web 框架提供了一個很好的供替代的選擇。MVC 模式導致應用程式的不同方面(輸入邏輯，業務邏輯和UI邏輯)分離，同時提供這些元素之間的鬆散耦合。模型(Model)封裝了應用程式資料，通常它們將由 POJO 類組成。檢視(View)負責渲染模型資料，一般來說它生成客戶端瀏覽器可以解釋 HTML 輸出。控制器(Controller)負責處理使用者請求並構建適當的模型，並將其傳遞給檢視進行渲染。
  • Spring 對 JavaEE 開發中非常難用的一些 API（JDBC、JavaMail、遠端呼叫等），都提供了封裝，使這些API應用難度大大降低。
  • 輕量級的 IOC 容器往往是輕量級的，例如，特別是當與 EJB 容器相比的時候。這有利於在記憶體和 CPU 資源有限的計算機上開發和部署應用程式。
  • Spring 提供了一致的事務管理介面，可向下擴充套件到（使用一個單一的資料庫，例如）本地事務並擴充套件到全域性事務（例如，使用 JTA）

Spring有哪些元件?

Spring Framework有哪些元件呢？

下圖來自，官方文件 Spring-framework 5.0；需要注意的是，雖然這個圖來源於Spring Framwork5.0 M4 版本，但是它依然是V4版本的圖，比如Spring 5版本中的web模組已經去掉了Portlet模組，新增了WebFlux模組等。

上圖中包含了 Spring 框架的所有模組，這些模組可以滿足一切企業級應用開發的需求，在開發過程中可以根據需求有選擇性地使用所需要的模組。下面分別對這些模組的作用進行簡單介紹（並且結合SpringFramework5.x原始碼模組幫助你對應好各模組關係）。

Core Container（Spring的核心容器）

Spring 的核心容器是其他模組建立的基礎，由 Beans 模組、Core 核心模組、Context 上下文模組和 SpEL 表示式語言模組組成，沒有這些核心容器，也不可能有 AOP、Web 等上層的功能。具體介紹如下。

  • Beans 模組：提供了框架的基礎部分，包括控制反轉和依賴注入。
  • Core 核心模組：封裝了 Spring 框架的底層部分，包括資源訪問、型別轉換及一些常用工具類。
  • Context 上下文模組：建立在 Core 和 Beans 模組的基礎之上，整合 Beans 模組功能並新增資源繫結、資料驗證、國際化、Java EE 支援、容器生命週期、事件傳播等。ApplicationContext 介面是上下文模組的焦點。
  • SpEL 模組：提供了強大的表示式語言支援，支援訪問和修改屬性值，方法呼叫，支援訪問及修改陣列、容器和索引器，命名變數，支援算數和邏輯運算，支援從 Spring 容器獲取 Bean，它也支援列表投影、選擇和一般的列表聚合等。

對應的原始碼模組如下：

Data Access/Integration（資料訪問／整合）

資料訪問／整合層包括 JDBC、ORM、OXM、JMS 和 Transactions 模組，具體介紹如下。

  • JDBC 模組：提供了一個 JBDC 的樣例模板，使用這些模板能消除傳統冗長的 JDBC 編碼還有必須的事務控制，而且能享受到 Spring 管理事務的好處。
  • ORM 模組：提供與流行的“物件-關係”對映框架無縫整合的 API，包括 JPA、JDO、Hibernate 和 MyBatis 等。而且還可以使用 Spring 事務管理，無需額外控制事務。
  • OXM 模組：提供了一個支援 Object /XML 對映的抽象層實現，如 JAXB、Castor、XMLBeans、JiBX 和 XStream。將 Java 物件對映成 XML 資料，或者將XML 資料對映成 Java 物件。
  • JMS 模組：指 Java 訊息服務，提供一套 “訊息生產者、訊息消費者”模板用於更加簡單的使用 JMS，JMS 用於用於在兩個應用程式之間，或分散式系統中傳送訊息，進行非同步通訊。
  • Transactions 事務模組：支援程式設計和宣告式事務管理。

對應的原始碼模組如下：

Web模組

Spring 的 Web 層包括 Web、Servlet、WebSocket 和 Webflux 元件，具體介紹如下。

  • Web 模組：提供了基本的 Web 開發整合特性，例如多檔案上傳功能、使用的 Servlet 監聽器的 IOC 容器初始化以及 Web 應用上下文。
  • Servlet 模組：提供了一個 Spring MVC Web 框架實現。Spring MVC 框架提供了基於註解的請求資源注入、更簡單的資料繫結、資料驗證等及一套非常易用的 JSP 標籤，完全無縫與 Spring 其他技術協作。
  • WebSocket 模組：提供了簡單的介面，使用者只要實現響應的介面就可以快速的搭建 WebSocket Server，從而實現雙向通訊。
  • Webflux 模組： Spring WebFlux 是 Spring Framework 5.x中引入的新的響應式web框架。與Spring MVC不同，它不需要Servlet API，是完全非同步且非阻塞的，並且通過Reactor專案實現了Reactive Streams規範。Spring WebFlux 用於建立基於事件迴圈執行模型的完全非同步且非阻塞的應用程式。

此外Spring4.x中還有Portlet 模組，在Spring 5.x中已經移除

  • Portlet 模組：提供了在 Portlet 環境中使用 MVC 實現，類似 Web-Servlet 模組的功能。

對應的原始碼模組如下：

AOP、Aspects、Instrumentation和Messaging

在 Core Container 之上是 AOP、Aspects 等模組，具體介紹如下：

  • AOP 模組：提供了面向切面程式設計實現，提供比如日誌記錄、許可權控制、效能統計等通用功能和業務邏輯分離的技術，並且能動態的把這些功能新增到需要的程式碼中，這樣各司其職，降低業務邏輯和通用功能的耦合。
  • Aspects 模組：提供與 AspectJ 的整合，是一個功能強大且成熟的面向切面程式設計（AOP）框架。
  • Instrumentation 模組：提供了類工具的支援和類載入器的實現，可以在特定的應用伺服器中使用。
  • messaging 模組：Spring 4.0 以後新增了訊息（Spring-messaging）模組，該模組提供了對訊息傳遞體系結構和協議的支援。
  • jcl 模組： Spring 5.x中新增了日誌框架整合的模組。

對應的原始碼模組如下：

Test模組

Test 模組：Spring 支援 Junit 和 TestNG 測試框架，而且還額外提供了一些基於 Spring 的測試功能，比如在測試 Web 框架時，模擬 Http 請求的功能。

包含Mock Objects, TestContext Framework, Spring MVC Test, WebTestClient。

對應的原始碼模組如下：

為什麼用Spring?

那麼為什麼用Spring呢？來看看官網對這個問題的回答

最重要的體現在它能做什麼，這是Spring的核心所在

且官方對此專門對此做了詳細介紹，感興趣可以看下

學習Spring時參考哪些資料呢？

非常負責任的告訴你，最好最全的資料在Spring的官網，Spring能成為最主要的企業開發框架，文件和生態體系也做的很好；這裡介紹下如何獲取官方的學習資源。@pdai

Spring 的官方專案和教程

官方的專案和教程，地址在這裡，在學習Spring時，一定要把它當做生態體系，而是不是一個簡單的開發框架。

Spring 的歸檔文件

官方提供了系統性的文件的FTP，你可以在這裡找到所有歷史版本的PDF/HTML版本。

可以看到很多系統性的文件，包括上面引用的圖，

Spring 的官方Github

Spring官方的GitHub在這裡，它包含著Spring-framework的原始碼，如果你感興趣，可以從這裡clone程式碼進行閱讀。

更多文章

首先， 從Spring框架的整體架構和組成對整體框架有個認知。

  • Spring基礎 - Spring和Spring框架組成
    • Spring是什麼？它是怎麼誕生的？有哪些主要的元件和核心功能呢? 本文通過這幾個問題幫助你構築Spring和Spring Framework的整體認知。

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