盡管希臘哲學家赫拉克利特（Heraclitus）並不作為一名軟件開發人員而聞名，但他似乎深諳此道。他的一句話經常被引用：“唯一不變的就是變化”，這句話抓住了軟件開發的真諦。
我們現在開發應用的方式和1年前、5年前、10年前都是不同的，更別提15年前了，當時RodJohnson的圖書 Expert One-on-One J2EE Design and Development 介紹了Spring框架的初始形態。當時，最常見的應用形式是基於瀏覽器的Web應用，后端由關系型數據庫作為支撐。盡管這種形式的開發依然有它的價值，Spring也為這種應用提供了良好的支持，但是我們現在感興趣的還包括如何開發面向雲的由微服務組成的應用，這些應用會將數據保存到各種類型的數據庫中。
另外一個嶄新的關注點是反應式編程，它致力於通過非阻塞操作提供更好的擴展性並提升性能。隨着軟件開發的發展，Spring框架也在不斷變化，以解決現代應用開發中的問題，其中就包括微服務和反應式編程。Spring還通過引入Spring Boot簡化自己的開發模型。
Spring 的核心
任何實際的應用程序都是由很多組件組成的，每個組件負責整個應用功能的一部分，這些組件需要與其他的應用元素進行協調以完成自己的任務。當應用程序運行時，需要以某種方式創建並引入這些組件。
Spring Framework 總共有十幾個組件，但真正核心的組件只有三個：Spring Core，Spring Context 和 Spring Bean，它們奠定了 Spring 的基礎並撐起了 Spring 的框架結構。Spring 的其它功能特性例如 Web、AOP、JDBC 等都是在其基礎上發展實現的。
Spring之中最重要的當屬Bean了，Spring實際上就是面向Bean的編程，Bean對於Spring的意義就好比Object對於OOP的意義一樣。那么，三個核心組件之間是如何協同工作的呢？如果把Bean比作一場演出中的演員，那么Context就是這場演出的舞台，Core就是演出的道具，至於演出的節目，就是Spring的一系列特色功能了。
我們知道Bean包裹的是Object，而Object中必然有數據，Context就是給這些數據提供生存環境，發現每個Bean之間的關系，為他們建立並維護好這種關系。這樣來說，Context就是一個Bean關系的集合，這個關系集合就是我們所說的IOC容器。那么Core又有什么作用呢？Core就是發現、建立和維護每個Bean之間的關系所需的一系列工具，就是我們經常說的Util。
Bean 組件
Bean組件在Spring的org.springframework.beans包下，主要完成了Bean的創建、Bean的定義以及Bean的解析三件事。
SpringBean的創建是典型的工廠模式，其工廠的繼承層次關系如圖所示：
Spring 使用工廠模式來管理程序中使用的對象（Bean），Bean 工廠最上層的接口為 BeanFactory，簡單來看，工廠就是根據需要返回相應的 Bean 實例。
public interface BeanFactory { //... Object getBean(String name); }
在工廠模式中，在工廠的實現類中生成 Bean 返回給調用客戶端，這就要求客戶端提供生成自己所需類實例的工廠類，增加客戶負擔。Spring 結合控制反轉和依賴注入為客戶端提供所需的實例，簡化了客戶端的操作。具體的實現方式大致如下。
public class DefaultListableBeanFactory extends AbstractAutowireCapableBeanFactory implements ConfigurableListableBeanFactory, BeanDefinitionRegistry, Serializable { /** Map of bean definition objects, keyed by bean name */ private final Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap<String, BeanDefinition>; public void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition){ //... } }
beanDefinitionMap 作為具體的 Bean 容器，Spring 創建的對象實例保存其中。客戶端需要時，使用工廠的 getBean 方法去試圖得到相應的實例，如果實例已存在，則返回該實例；如果實例不存在，則首先產生相應實例並通過 registerBeanDefinition 方法將其保存在 beanDefinitionMap 中（Lazy Initialization)，然后返回該實例給客戶端。
Spring Bean 工廠的繼承關系beanDefinitionMap 並不直接保存實例本身，而是將實例封裝在 BeanDefinition 對象后進行保存。BeanDefinition 包含了實例的所有信息，其簡化版的定義如下。
public class BeanDefinition { private Object bean; private Class<?> beanClass; private String beanClassName; // Bean 屬性字段的初始化值 private BeanPropertyValues beanPropertyValues; //... }
Spring Bean 工廠生產 Bean 時
- 先將實例的類型參數保存到 beanClass 和 beanClassName，將需要初始化的字段名和值保存到 beanPropertyValues 中，這個過程 Spring 通過控制反轉來實現，本文第二小節將予以簡要說明
- 生成 bean 實例，並利用反射機制將需要初始化的字段值寫入 bean 實例，將實例保存在 bean 中，完成 BeanDefinition 的構建。
假設我們已經完成了步驟 1) 的操作，之后的過程用代碼表述如下所示。
public void registerBeanDefinition(String beanName, BeanDefinition beanDefinition){ //生成 bean 實例，並完成初始化 Object bean = createBean(beanDefinition); //將 bean 實例保存在 beanDefinition 中 beanDefinition.setBean(bean); //將 beanDefinition 實例保存在 Spring 容器中 beanDefinitionMap.put(beanName, beanDefinition); } protected Object createBean(BeanDefinition beanDefinition) { try{ Object bean = beanDefinition.getBeanClass().newInstance(); try { setBeanPropertyValues(bean, beanDefinition); } catch (NoSuchFieldException | SecurityException | IllegalArgumentException e) { e.printStackTrace(); } return bean; }catch(InstantiationException e){ e.printStackTrace(); }catch(IllegalAccessException e){ e.printStackTrace(); } return null; } protected void setBeanPropertyValues(Object bean, BeanDefinition beanDefinition) throws NoSuchFieldException, SecurityException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException{ for(PropertyValue pv : beanDefinition.getBeanPropertyValues().getBeanPropertyValues()){ Field beanFiled = bean.getClass().getDeclaredField(pv.getName()); beanFiled.setAccessible(true); beanFiled.set(bean, pv.getValue()); } }
Context 組件
前面說到，Context組件的作用是給Spring提供一個運行時的環境，用以保存各個對象的狀態，我們來看一下與Context相關的類結構圖。
從圖中可以看出，Context類結構的頂級父類是ApplicationContext，它除了能標識一個應用環境的基本信息以外，還繼承了5個接口，這5個接口主要是擴展了Context的功能。ApplicationContext的子類主要包含兩個方向，圖中已作說明。再往下就是構建Context的文件類型，接着就是訪問Context的方式。
一般地，傳統的程序設計中，無論是使用工廠創建實例，或是直接創建實例，實例調用者都要先主動創建實例，而后才能使用。控制反轉（Inverse of Control) 將實例的創建過程交由容器實現，調用者將控制權交出，是所謂控制反轉。
依賴注入（Dependence Injection) 在控制反轉的基礎上更進一步。如果沒有依賴注入，容器創建實例並保存后，調用者需要使用 getBean(String beanName) 才能獲取到實例。使用依賴注入時，容器會將 Bean 實例自動注入到完成相應配置的調用者，供其進一步使用。Context 組件借助上述的控制反轉和依賴注入，協助實現了 Spring 的 Ioc 容器。下面我們以一個 Service 類作為所需的 Bean 實例進行說明。實際應用中，我們會需要 Spring 管理很多 Bean 實例。
public class SampleService { private String service; public String getService() { return service; } public void setService(String service) { this.service= service; } }
在程序運行過程中，需要一個 SampleService ，我們不讓調用者 new 一個實例，而是在配置文件中表明該 SampleService 的實例交由 Spring 容器進行管理，並指定其初始化參數。配置文件即資源，其內容如下。
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans>
<bean name="sampleService " class="com.service.SampleService ">
<property name="service" value="This is a service"></property>
</bean>
</beans>
Spring Core 組件提供 ResourceLoader 接口，便於讀入 xml 文件或其他資源文件。其核心功能代碼應該提供如下方法。
public class ResourceLoader { public Resource getResource(String location){ URL resource = this.getClass().getClassLoader().getResource(location); return new UrlResource(resource); } } // UrlResource 的功能代碼 public class UrlResource implements Resource { private final URL url; public UrlResource(URL url){ this.url = url; } @Override public InputStream getInputStream() throws IOException { URLConnection urlConnection = url.openConnection(); urlConnection.connect(); return urlConnection.getInputStream(); } }
即加載資源文件，並以數據流的形式返回。Context 根據資源中的定義，生成相應的 bean 並保存在容器中，bean 的名字是 sampleService ，供程序進一步使用。這樣就完成了控制反轉的工作。接下來就需要把 sampleService 注入到需要使用它的地方，亦即完成依賴注入操作。現在假設 SampleController 中使用 SampleService 的對象，Spring 提供三種依賴注入的方式，構造器注入、setter 注入和注解注入。
public class SampleController { /** * 3\. 注解注入 **/ /* @Autowired */ private SampleService sampleService; /** * 1\. 構造器注入 **/ public SampleController(SampleService sampleService){ this.sampleService = sampleService; } //無參構造函數 public SampleController(){} // 類的核心功能 public void process(){ System.out.println(sampleService.getService()); } /** * 2\. setter 注入 **/ /*public void setService(SampleService service) { this.service= service; }*/ }
三種注入方式在配置文件中對應不同的配置方式，在前面 xml 文件的基礎上，我們可以分別實現這三種注入方式。需要注意的是，這里 SampleController 也是使用 Spring 的 Ioc 容器生成管理的。
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans>
<bean name="sampleService " class="com.service.SampleService ">
<property name="service" value="This is a service"></property>
</bean>
<!-- 1\. 構造器注入方式為SampleContorller 的 bean 注入 SampleService -->
<bean name="sampleContorller" class="com.controller.SampleContorller">
<!-- index 是構造方法中相應參數的順序 -->
<constructor-arg index="0" ref="sampleService"></constructor-arg>
</bean>
<!-- 2\. setter 注入方式為SampleContorller 的 bean 注入 SampleService -->
<!--
<bean name="sampleContorller" class="com.controller.SampleContorller">
<property name="sampleService " ref="sampleService"></property>
</bean>
-->
<!-- 3\. 注解注入方式為SampleContorller 的 bean 注入 SampleService -->
<!--
<bean name="sampleContorller" class="com.controller.SampleContorller">
<!-- 不需要配置，Spring 自動按照類型注入相應的 bean -->
</bean>
-->
</beans>
Core組件
Core組件一個重要的組成部分就是定義了資源的訪問方式。Core組價把所有的資源都抽象成一個接口，這樣，對於資源使用者來說，不需要考慮文件的類型。對資源提供者來說，也不需要考慮如何將資源包裝起來交給別人使用（Core組件內所有的資源都可以通過InputStream類來獲取）。另外，Core組件內資源的加載都是由ResourceLoader接口完成的，只要實現這個接口就可以加載所有的資源。
那么，Context和Resource是如何建立關系的呢？通過前面Context的介紹我們知道，Context組件里面的類或者接口最終都實現了ResourcePatternResolver接口，ResourcePatternResolver接口的作用就是加載、解析和描述資源。這個接口相當於Resource里面的一個接頭人，它把Resource里的資源加載、解析和定義整合到一起，便於其他組件使用。
前面介紹了三大核心組件的結構與相互關系，那么，這三大組件是如何讓Spring完成諸如IOC和AOP等各種功能的呢？敬請期待下一篇文章！