Spring框架

1、什么是Spring

Spring是目前主流的Java Web開發框架，是分層的Java SE/EE一站式輕量級開源框架，以IoC(Inverse of Control，控制反轉)和AOP(Aspect Oriented Programming,面向切面編程)為內核。

1.1 Spring全家桶

Spring自誕生以來一直備受青睞，它包括許多框架，例如Spring framework、SpringMVC、SpringBoot、Spring Clound、Spring Data、Spring Security等，所以有人將它們親切地稱之為：Spring全家桶。

Spring framework：也就是我們經常說的spring框架，包括了IoC依賴注入，Context上下文，Bean管理，SpringMVC等眾多功能模塊，其他的Spring框架比如spring boot也會依賴於Spring framework。
Spring boot：它的目標是簡化Spring應用和服務的創建、開發與部署，簡化了配置文件，使用嵌入式web服務器，含有諸多開箱即用的微服務功能，可以和spring clound聯合部署。Spring Boot的核心思想是約定大於配置，應用只需要很少的配置即可，簡化了應用開發模式。
Spring Data：是一個數據訪問及操作的工具集，封裝了多種數據源的操作能力，包括：jdbc、Redis、
Spring Cloud：是一整套完整的微服務解決方案，是一系列不同功能的微服務框架的集合，Spring Cloud基於Spring Boot，簡化了分布式系統的開發，繼承了服務發現、配置管理、消息總線、負載均衡、斷路器、數據監控等各種服務治理能力。比如sleuth提供了全鏈路追蹤能力，Netfix套件提供了hystrix熔斷器、zuul網關等眾多的治理組件。config組件提供了動態配置能力，bus組件支持使用RabbitMQ、kafka、Activemq等消息隊列，實現分布式服務之間的時間通信。
Spring Security：主要用於快速構建安全的應用程序和服務，在Srping Boot和Spring Security OAuth2的基礎上，可以快速實現常見安全模型，如單點登錄，令牌中繼和令牌交換。oauth2授權機制和jwt認證方式的關系：oauth2是一種授權機制，規定了完備的授權、認證流程；JWT全稱是JSON Web Token，是一種把認證信息包含在token中的認證實現，oauth2授權機制中就可以應用jwt來作為認證的具體實現方法。

1.2 MVC框架

在MVC模式中，M是指業務模型，V是指用戶界面，C則是控制器。MVC框架指MVC模式的某種框架，它強制性地使應用程序的輸入、處理和輸出分開。使用MVC應用程序被分為三個核心部件：模型、視圖、控制器。其中模型負責內部數據模型，控制器負責請求的分發控制，視圖負責返回給用戶展示的視圖。

常見的MVC框架包含：

JSP + javabean + servlet
SSH：Structs2、Spring、Hibernate
SSM：SpringMVC、Spring、Mynatis

其中SSH組合已經逐漸被SSM組合替代，一方面原因是structs對幾次安全漏洞的處理，讓大家對structs的信息受到影響；另一方面，Spring MVC更加地靈活，不需要額外配置，不存在和Spring整合等問題，使用更加方便。

1.3 一些基本概念

1.3.1 Ioc(Inversion of control) 控制反轉

控制權由對象本身轉向容器，容器根據配置文件創建實例並創建各個實例之間的依賴關系。

即控制權的轉移，將我們創建對象的方式反轉了，以前對象的創建是由我們開發人員自己維護，包括依賴關系也是自己注入。使用spring之后，可以由spring完成對象的創建和關系的注入。反轉控制就是反轉了對象的創建方式，從我們自己創建反轉給了程序創建。

1.3.2 AOP(Aspect Oriented Programming)

也就是面向方面編程的技術。AOP基於IoC的基礎，是OOP的有益補充。

“一般而言，我們管切入到指定類指定方法的代碼片段稱為切面，而切入到哪些類、哪些方法則叫切入點。有了AOP，我們就可以把幾個類共有的代碼，抽取到一個切片中，等到需要時再切入對象中去，從而改變其原有的行為。”

“這樣看來，AOP其實只是OOP的補充而已。OOP從橫向上區分出一個個的類來，而AOP則從縱向上向對象中加入特定的代碼。有了AOP，OOP變得立體了。如果加上時間維度，AOP使OOP由原來的二維變為三維了，由平面變成立體了。從技術上來說，AOP基本上是通過代理機制實現的。”

“AOP在編程歷史上可以說是里程碑式的，對OOP編程是一種十分有益的補充。”

“面向方面編程就是一種讓人在需要的時候隨意地加入代碼的方式，是一種在運行時，動態地將代碼切入到類的指定方法、指定位置上的編程思想。”

1.3.3 DI Dependency Injection 依賴注入

Spring這個容器中，替你管理着一系列的類，前提是你需要將這些類交給Spring容器進行管理，然后在你需要的時候，不是自己去定義，而是直接向spring容器直接索取，當spring容器知道你的需求之后，就會去它所管理的組件中進行查找，然后直接給你所需要的組件。

1.3.4 關於耦合性的思考

關於面向對象編程的三大特征：封裝、繼承、多態。繼承的好處是抽取了重復代碼，加強了類之間的聯系，但壞處也是加大了耦合性。面向對象編程追求高內聚，低耦合，那么耦合性高有什么不好？我舉個例子。

當你有個實例--輪子，這個輪子是個獨立模塊，你調用它就可以跑，里面要改什么都很方便。當你有個繼承自生物類->哺乳類->狗->哈士奇的實例，或許父類中定義好了方法（譬如跑、吃飯……）可以很方便地繼承，但是哪天你想給哈士奇這個類增加（睡覺）的方法，你就要往上考慮怎么改，改狗類？狗類下其他子類怎么改？改哺乳類？哺乳類的子類怎么改？哺乳類的子類的子類怎么改？改了會有什么問題？……這就是高耦合性。

有時候你會覺得繼承給你提供了方便，但是耦合性太高也會引發各種問題。一個低耦合的獨立模塊你想改什么拆下來改改，只要原有的方法依舊能跑通，裝回去就能繼續用。高耦合性的模塊之間的更改則要慎重得多。

1.4 Spring框架的特點

方便解耦，簡化開發：Spring就是一個大工廠，可以將所有對象的創建和依賴關系的維護交給Spring管理。
方便集成各種優秀框架：其內部提供了對各種優秀框架（如Structs2、Hibernate、MyBatis等）的直接支持。
降低Java EE API的使用難度：Spring對Java EE開發中非常難用的一些API（JDBC、JavaMail、遠程調用等）都提供了封裝、使這些API應用的難度大大降低。）
方便程序的測試：Spring支持Junit4，可以通過注解方便地測試Spring程序。
AOP編程的支持：Spring提供面向切面編程，可以方便地實現對程序進行權限攔截和運行監控等功能。
聲明式事務的支持：只需要通過配置就可以完成對事務的管理，而無需手動編程。

2 Spring體系結構

參考Spring體系結構

Spring框架采用分層的理念，根據功能的不同划分成多個模塊，這些模塊大體可分為Data Access/Integration（數據訪問與繼承）、Web、AOP、Aspects、Instrumentation（檢測）、Messaging（消息處理）、Core Container（核心容器）和Test。如下圖所示（以下是Spring Framework 4.x版本后的系統架構圖）。

上圖包含了Spring框架的所有模塊，這些模塊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地使用所需要的模塊。下面分別對這些模塊的作用進行簡單介紹。

2.1 Data Access/Integration（數據訪問/集成）

數據訪問/集成層包括JDBC、ORM、OXM、JMS和Transactions模塊。具體介紹如下。

JDBC模塊：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模塊：提供與流行的“對象-關系”映射框架無縫集成的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模塊：提供了一個支持Object/XML映射的抽象層實現，如JAXB、Castor、XMLBeans、JiBX和XStream。將Java對象映射成XML數據，或者將XML數據映射成Java對象。
JMS模塊：指Java消息服務，提供一套“消息生產者、消息消費者”末班用於更加簡單的使用JMS，JMS用於在兩個應用程序之間，或分布式系統中發送消息，進行異步通信。
Transactions事務模塊：支持編程和聲明式事務管理。

2.2 Web模塊

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

Web模塊：提供了基本的Web開發集成特性，例如多文件上傳功能、使用的Servlet監聽器的IOC容器初始化以及Web應用上下文。
Servlet模塊：提供了一個Spring MVC Web框架實現。Spring MVC框架提供了基於注解的請求資源注入、更簡單的數據綁定、數據驗證等及一套非常易用的JSP標簽，完全無縫與Spring其他技術協作。
WebSocket模塊：提供了簡單的接口，用戶只要實現響應的接口就可以快速的搭建WebSocket Server，從而實現雙向通訊。
Portlet模塊：提供了在Portlet環境中使用MVC實現，類似Web-Servlet模塊的功能。

2.3 Core Container（Spring的核心容器）

Spring的核心容器是其他模塊建立的基礎，由Beans模塊、Core核心模塊、Context上下文模塊和SpEL表達式語言模塊組成，沒有這些核心容器，也不可能有AOP、Web等上層的功能。

Beans模塊：提供了框架的基礎部分，包括控制反轉和依賴注入
Core核心模塊：封裝了Spring框架的底層部分，包括資源訪問、類型轉換以及一些常用的工具類。
Context上下文模塊：建立在Core和Beana模塊的基礎之上，繼承Beans模塊功能並添加資源綁定、數據驗證、國際化、Java EE支持、容器生成周期、事件傳播等。ApplicationContext接口是上下文模塊的焦點。
SpEL模塊：提供了強大的表達式語言支持，支持訪問和修改屬性值，方法調用，支持訪問及修改數組、容器和索引器，命名變量，支持算數和邏輯運算，支持從Spring容器獲取Bean，它也支持列表投影、選擇和一般的列表聚合等。

2.4 AOP、Aspects、Instrumentation和Messaging

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

AOP模塊：提供了面向切面編程實現，提供比如日志記錄、權限控制、性能統計等通用功能和業務邏輯分離的技術，並且能動態地把這些功能添加到需要的代碼中，這樣各司其職，降低業務邏輯和通用功能的耦合。
Aspects模塊：提供與AspectJ的集成，是一個功能強大且成熟的面向切面編程（AOP）框架。
Instrumentation模塊：提供了類工具的支持和類加載器的實現，可以在特定的應用服務器中使用。
messaging模塊：Spring 4.0 以后新增了消息（Spring-messaging）模塊，該模塊提供了對消息傳遞體系結構和協議的支持。