Spring知識點詳解

1、Spring 概述

1.1、Spring 的概念和特點

Spring 是一個輕量級的控制反轉（IoC）和麵向切面（AOP）的開源容器框架，它是由 Rod Johnson（音樂學博士）所建立，其核心就是為了解決企業應用開發的複雜性。

Spring 是一款目前主流的 Java EE 輕量級開源框架，是 Java 世界最為成功的框架之一，自 2004 年 4 月，Spring 1.0 版本正式釋出以來，Spring 已經步入到了第 5 個大版本，也就是我們常說的 Spring 5。本教程使用版本為 Spring 5.3.22。

Spring 自誕生以來備受青睞，一直被廣大開發人員作為 Java 企業級應用程式開發的首選。時至今日，Spring 儼然成為了 Java EE 代名詞，成為了構建 Java EE 應用的事實標準。

Spring 框架不侷限於伺服器端的開發。從簡單性、可測試性和鬆耦合的角度而言，任何 Java 應用都可以從 Spring 中受益。Spring 框架還是一個超級粘合平臺，除了自己提供功能外，還提供粘合其他技術和框架的能力。

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。例如，通過 Spring 框架，整合 MyBatis 、SpringMVC等，也就是傳說中的大雜燴。其主要具有以下特點：

• 方便解耦，簡化開發：管理所有物件的建立和依賴的關係維護。

• AOP程式設計的支援：方便的實現對程式進行許可權攔截、執行監控等功能。

• 宣告式事務的支援：通過配置完成對事務的管理，而無需手動程式設計。

• 方便程式的測試：Spring對Junit4支援，可以通過註解方便的測試Spring程式。

• 方便整合各種優秀框架：內部提供了對各種優秀框架的直接支援。

• 降低JavaEE API的使用難度：封裝JavaEE開發中非常難用的一些API（JDBC、JavaMail、遠端呼叫等）。

1.2、Spring 的狹義和廣義

在不同的語境中，Spring 所代表的含義是不同的。下面我們就分別從“廣義”和“狹義”兩個角度，對 Spring 進行介紹。

廣義上的 Spring 泛指以 Spring Framework 為核心的 Spring 技術棧。

經過十多年的發展，Spring 已經不再是一個單純的應用框架，而是逐漸發展成為一個由多個不同子專案（模組）組成的成熟技術，例如 Spring Framework、Spring MVC、SpringBoot、Spring Cloud、Spring Data、Spring Security 等，其中 Spring Framework 是其他子專案的基礎。

這些子專案涵蓋了從企業級應用開發到雲端計算等各方面的內容，能夠幫助開發人員解決軟體發展過程中不斷產生的各種實際問題，給開發人員帶來了更好的開發體驗，子專案主要有以下幾種：

• Spring Data：Spring 提供的資料訪問模組，對 JDBC 和 ORM 提供了很好的支援。通過它，開發人員可以使用一種相對統一的方式，來訪問位於不同型別資料庫中的資料。

• Spring Batch：款專門針對企業級系統中的日常批處理任務的輕量級框架，能夠幫助開發人員方便的開發出健壯、高效的批處理應用程式。

• Spring Security：前身為 Acegi，是 Spring 中較成熟的子模組之一。它是一款可以定製化的身份驗證和訪問控制框架。

• Spring Mobile：是對 Spring MVC 的擴充套件，用來簡化移動端 Web 應用的開發。

• Spring Boot：是 Spring 團隊提供的全新框架，它為 Spring 以及第三方庫一些開箱即用的配置，可以簡化 Spring 應用的搭建及開發過程。

• Spring Cloud：一款基於 Spring Boot 實現的微服務框架。它並不是某一門技術，而是一系列微服務解決方案或框架的有序集合。它將市面上成熟的、經過驗證的微服務框架整合起來，並通過 Spring Boot 的思想進行再封裝，遮蔽調其中複雜的配置和實現原理，最終為開發人員提供了一套簡單易懂、易部署和易維護的分散式系統開發工具包。

狹義的 Spring 特指 Spring Framework，通常我們將它稱為 Spring 框架。

Spring 框架是一個分層的、面向切面的 Java 應用程式的一站式輕量級解決方案，它是 Spring 技術棧的核心和基礎，是為了解決企業級應用開發的複雜性而建立的。

• IOC：Inverse of Control 的簡寫，譯為“控制反轉”，指把建立物件過程交給 Spring 進行管理。

• AOP：Aspect Oriented Programming 的簡寫，譯為“面向切面程式設計”。

AOP 用來封裝多個類的公共行為，將那些與業務無關，卻為業務模組所共同呼叫的邏輯封裝起來，減少系統的重複程式碼，降低模組間的耦合度。另外，AOP 還解決一些系統層面上的問題，比如日誌、事務、許可權等。

Spring 是一種基於 Bean 的程式設計技術，它深刻地改變著 Java 開發世界。Spring 使用簡單、基本的 Java Bean 來完成以前只有 EJB 才能完成的工作，使得很多複雜的程式碼變得優雅和簡潔，避免了 EJB 臃腫、低效的開發模式，極大的方便專案的後期維護、升級和擴充套件。

在實際開發中，伺服器端應用程式通常採用三層體系架構，分別為表現層（web）、業務邏輯層（service）、持久層（dao）。

Spring 致力於 Java EE 應用各層的解決方案，對每一層都提供了技術支援，例如表現成提供了對 Spring MVC、Struts2 等框架的整合；在業務邏輯層提供了管理事務和記錄日誌的功能；在持久層還可以整合 MyBatis、Hibernate 和 JdbcTemplate 等技術，對資料庫進行訪問。

這充分地體現了 Spring 是一個全面的解決方案，對於那些已經有較好解決方案的領域，Spring 絕不做重複的事情。

1.3、Spring 的體系結構

Spring 框架基本涵蓋了企業級應用開發的各個方面，它包含了 20 多個不同的模組。下圖中包含了 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。

1.3.1、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。

• spring-core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。。

• spring-beans模組：提供了BeanFactory與Bean的裝配，使Spring成為一個容器，也就是提供了框架的基本組成部分，包括控制反轉（IOC）和依賴注入（DI）功能

• spring-context模組：應用上下文，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，提供一個框架式的物件訪問方式，是訪問定義和配置任何物件的媒介，使Spring成為一個框架。ApplicationContext 介面是上下文模組的焦點。

• spring-context-support模組：支援整合第三方庫到Spring應用程式上下文，特別是用於快取記憶體（EhCache、JCache）和任務排程（CommonJ、Quartz）的支援。

• spring-expression（SpELl）模組：Spring 表示式語言全稱為“Spring Expression Language”，縮寫為“SpEL”，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。

1.3.2、AOP、Aspects、Instrumentation 和 Messaging（中間層）

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

• spring-aop模組：提供了一個符合 AOP 要求的面向切面的程式設計實現，允許定義方法攔截器和切入點，將程式碼按照功能進行分離，以便乾淨地解耦。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。

• spring-aspects模組：提供了與 AspectJ 的整合功能，AspectJ是 一個功能強大且成熟的面向切面程式設計（AOP） 框架。

• spring-instrument模組：提供了類工具支援和類載入器的實現，可以在特定的應用伺服器中使用。

• spring-messaging模組：Spring 4.0 以後新增了訊息模組，該模組提供了對訊息傳遞體系結構和協議的支援。

1.3.3、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。

• spring-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，消除了煩瑣的JDBC編碼和資料庫廠商特有的錯誤程式碼解析，而且能享受到 Spring 管理事務的好處。

• spring-orm模組：提供一個物件關係對映（Object-Relational Mapping）API 框架，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。

• spring-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。

• spring-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。

• spring-tx模組：事務模組，支援用於實現特殊介面和所有POJO類的程式設計和宣告式事務管理。

1.3.4、Web 模組

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

• spring-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。

• spring-webmvc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。

• spring-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。

• spring-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。

1.4 Spring Hello World

首先我們需要建立一個 Maven 專案，建立成功後，我們需要匯入 Spring 的相關依賴，這裡推薦直接匯入 spring-webmvc，這個 jar 包預設會為我們匯入其他的依賴包，匯入如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>JavaEE</artifactId>
        <groupId>com.loner</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <artifactId>Spring</artifactId>

    <dependencies>
        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.springframework/spring-webmvc -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-webmvc</artifactId>
            <version>5.3.22</version>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

依賴匯入成功後，等待 Maven 拉取即可，接下來我們需要建立一個 HelloWorld 實體類，此類只有一個字串了型別的欄位，生成其 getter 和 setter 以及 toString()方法即可，實體類實現如下：

public class HelloWorld {
    private String message;

    public String getMessage() {
        return message;
    }

    public void setMessage(String message) {
        this.message = message;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "HelloWorld{" + "message='" + message + '\'' + '}';
    }
}

實體類建立成功後，我們就需要使用 Spring 的特有方式來裝配 Bean，這也是 Spring 的核心思想，將物件的建立和銷燬完全交付給 Spring 進行管理，我們只需要進行簡單的配置即可使用。首先我們需要在 resource 目錄下建立一個 Spring 的 xml 配置檔案，名稱隨意，推薦使用 applicationContext.xml。建立成功後，需要引入 Spring 各個模組的約束，然後通過 <bean></bean>進行 Bean 的裝配，具體實現如下：

<?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
        https://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
    <!-- 裝配Bean，相當於new一個HelloWorld物件，id等同於變數名，class就是類路徑 -->
    <bean id="helloWorld" class="com.loner.mj.pojo.HelloWorld">
        <!-- 設定屬性及其對應的值，name為實體的屬性名，value為屬性的值 -->
        <property name="message" value="第一個Spring程式" />
    </bean>
</beans>

注意，這裡的 Bean 裝配是通過 xml 配置檔案的方式實現的，還有註解的實現方式。

Bean 裝配後，我們需要通過 Spring 的入口進行應用的啟動，此時我們需要例項化 ClassPathXmlApplicationContext 物件，此物件需要傳入一個或多個 xml 配置檔案，他是 ApplicationContext 介面的一個實現類，此介面的實現類有很多，這裡我們只使用 ClassPathXmlApplicationContext 物件，實現方式如下：

public class HelloTest {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
        // getBean的屬性值就是Bean標籤的id值
        HelloWorld bean = (HelloWorld) applicationContext.getBean("helloWorld");
        System.out.println(bean.getMessage());
    }
}

到此為止，整個 Spring 應用即編寫完成，啟動程式後，控制檯輸出“第一個Spring程式”。從以上程式可以看出，我們從未手動的例項化過物件，我們只是在 Spring 的配置檔案中，進行了 Bean 的裝配，然後就可以在程式中使用此 Bean，這也印證了，Spring 框架無需我們考慮和關心 Bean 在何時例項化，我們只需要關心自己的核心業務即可，所有的 Bean 的建立和銷燬都是 Spring 框架幫我們完成。