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Java 必看的 Spring 知識匯總!有比這更全的算我輸!

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Spring框架是由於軟件開發的復雜性而創建的。Spring使用的是基本的JavaBean來完成以前只可能由EJB完成的事情。然而,Spring的用途不僅僅限於服務器端的開發。從簡單性、可測試性和松耦合性的角度而言,絕大部分Java應用都可以從Spring中受益。

Spring優點:


低侵入式設計,代碼的汙染極低;

獨立於各種應用服務器,基於Spring框架的應用,可以真正實現Write Once,Run Anywhere的承諾;

Spring的IoC容器降低了業務對象替換的復雜性,提高了組件之間的解耦

Spring的AOP支持允許將一些通用任務如安全、事務、日誌等進行集中式管理,從而提供了更好的復用;

Spring的ORM和DAO提供了與第三方持久層框架的良好整合,並簡化了底層的數據庫訪問;

pring的高度開放性,並不強制應用完全依賴於Spring,開發者可自由選用Spring框架的部分或全部。

Spring框架的組成結構圖:


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Spring的核心機制


管理Bean


程序主要是通過Spring容器來訪問容器中的Bean,ApplicationContext是Spring容器最常用的接口,該接口有如下兩個實現類:

ClassPathXmlApplicationContext: 從類加載路徑下搜索配置文件,並根據配置文件來創建Spring容器;

FileSystemXmlApplicationContext: 從文件系統的相對路徑或絕對路徑下去搜索配置文件,並根據配置文件來創建Spring容器

publicclassBeanTest{publicstaticvoidmain(String args) throws Exception{ ApplicationContext ctx =newClassPathXmlApplicationContext("beans.xml"); Person p = ctx.getBean("person", Person.class); p.say; } }

Eclipse使用Spring


在Eclipse等IDE工具中,用戶可以自建User Library,然後把Spring的Jar包都放入其中,當然也可以將Jar包直接放在項目的/WEB-INF/lib目錄下,但是如果使用User Library,在項目發布時,需要將用戶庫所引用的Jar文件隨應用一起發布,就是將User Library所使用的Jar復制到/WEB-INF/lib目錄下,這是因為對於一個Web應用,Eclipse部署Web應用時不會將用戶庫的Jar文件復制到/WEB-INF/lib下,需要手動復制。

依賴註入


Spring框架的核心功能有兩個:

Spring容器作為超級大工廠,負責創建、管理所有的Java對象,這些Java對象被稱為Bean;

Spring容器管理容器中Bean之間的依賴關系,Spring使用一種被稱為“依賴註入”的方式來管理Bean之間的依賴關系。

使用依賴註入,不僅可以為Bean註入普通的屬性值,還可以註入其他Bean的引用。依賴註入是一種優秀的解耦方式,其可以讓Bean以配置文件組織在一起,而不是以硬編碼的方式耦合在一起。

理解依賴註入


Rod Johnson是第一個高度重視以配置文件來管理Java實例的協作關系的人,他給這種方式起了一個名字:控制反轉(Inverse of Control,IoC)。後來Martine Fowler為這種方式起了另一個名稱:依賴註入(Dependency Injection),因此不管是依賴註入,還是控制反轉,其含義完全相同。當某個Java對象(調用者)需要調用另一個Java對象(被依賴對象)的方法時,在傳統模式下通常有兩種做法:

原始做法: 調用者主動創建被依賴對象,然後再調用被依賴對象的方法;

簡單工廠模式: 調用者先找到被依賴對象的工廠,然後主動通過工廠去獲取被依賴對象,最後再調用被依賴對象的方法。

註意上面的主動二字,這必然會導致調用者與被依賴對象實現類的硬編碼耦合,非常不利於項目升級的維護。使用Spring框架之後,調用者無需主動獲取被依賴對象,調用者只要被動接受Spring容器為調用者的成員變量賦值即可,由此可見,使用Spring後,調用者獲取被依賴對象的方式由原來的主動獲取,變成了被動接受——所以Rod Johnson稱之為控制反轉。

另外從Spring容器的角度來看,Spring容器負責將被依賴對象賦值給調用者的成員變量——相當於為調用者註入它依賴的實例,因此Martine Fowler稱之為依賴註入。

設值註入


設值註入是指IoC容器通過成員變量的setter方法來註入被依賴對象。這種註入方式簡單、直觀,因而在Spring的依賴註入裏大量使用。

構造註入


利用構造器來設置依賴關系的方式,被稱為構造註入。通俗來說,就是驅動Spring在底層以反射方式執行帶指定參數的構造器,當執行帶參數的構造器時,就可利用構造器參數對成員變量執行初始化——這就是構造註入的本質。

兩種註入方式的對比:


設值註入有如下優點:


與傳統的JavaBean的寫法更相似,程序開發人員更容易理解、接受。通過setter方法設定依賴關系顯得更加直觀、自然;

對於復雜的依賴關系,如果采用構造註入,會導致構造器過於臃腫,難以閱讀。Spring在創建Bean實例時,需要同時實例化其依賴的全部實例,因而導致性能下降。而使用設值註入,則能避免這些問題。

尤其在某些成員變量可選的情況下,多參數的構造器更加笨重。

構造註入優勢如下:


構造註入可以在構造器中決定依賴關系的註入順序,優先依賴的優先註入;

對於依賴關系無需變化的Bean,構造註入更有用處。因為沒有setter方法,所有的依賴關系全部在構造器內設定,無須擔心後續的代碼對依賴關系產生破壞;

依賴關系只能在構造器中設定,則只有組件的創建者才能改變組件的依賴關系,對組件的調用者而言,組件內部的依賴關系完全透明,更符合高內聚的原則。

Notes建議采用設值註入為主,構造註入為輔的註入策略。對於依賴關系無須變化的註入,盡量采用構造註入;而其他依賴關系的註入,則考慮采用設值註入。

Spring容器中的Bean

對於開發者來說,開發者使用Spring框架主要是做兩件事:①開發Bean;②配置Bean。對於Spring框架來說,它要做的就是根據配置文件來創建Bean實例,並調用Bean實例的方法完成“依賴註入”——這就是所謂IoC的本質。

容器中Bean的作用域


當通過Spring容器創建一個Bean實例時,不僅可以完成Bean實例的實例化,還可以為Bean指定特定的作用域。Spring支持如下五種作用域:

singleton: 單例模式,在整個Spring IoC容器中,singleton作用域的Bean將只生成一個實例;

prototype: 每次通過容器的getBean方法獲取prototype作用域的Bean時,都將產生一個新的Bean實例;

request: 對於一次HTTP請求,request作用域的Bean將只生成一個實例,這意味著,在同一次HTTP請求內,程序每次請求該Bean,得到的總是同一個實例。只有在Web應用中使用Spring時,該作用域才真正有效;

對於一次HTTP會話,session作用域的Bean將只生成一個實例,這意味著,在同一次HTTP會話內,程序每次請求該Bean,得到的總是同一個實例。只有在Web應用中使用Spring時,該作用域才真正有效;

global session: 每個全局的HTTP Session對應一個Bean實例。在典型的情況下,僅在使用portlet context的時候有效,同樣只在Web應用中有效。

如果不指定Bean的作用域,Spring默認使用singleton作用域。prototype作用域的Bean的創建、銷毀代價比較大。而singleton作用域的Bean實例一旦創建成果,就可以重復使用。因此,應該盡量避免將Bean設置成prototype作用域。

使用自動裝配註入合作者Bean


Spring能自動裝配Bean與Bean之間的依賴關系,即無須使用ref顯式指定依賴Bean,而是由Spring容器檢查XML配置文件內容,根據某種規則,為調用者Bean註入被依賴的Bean。Spring自動裝配可通過元素的default-autowire屬性指定,該屬性對配置文件中所有的Bean起作用;也可通過對元素的autowire屬性指定,該屬性只對該Bean起作用。

autowire和default-autowire可以接受如下值:


no: 不使用自動裝配。Bean依賴必須通過ref元素定義。這是默認配置,在較大的部署環境中不鼓勵改變這個配置,顯式配置合作者能夠得到更清晰的依賴關系;

byName: 根據setter方法名進行自動裝配。Spring容器查找容器中全部Bean,找出其id與setter方法名去掉set前綴,並小寫首字母後同名的Bean來完成註入。如果沒有找到匹配的Bean實例,則Spring不會進行任何註入;

byType: 根據setter方法的形參類型來自動裝配。Spring容器查找容器中的全部Bean,如果正好有一個Bean類型與setter方法的形參類型匹配,就自動註入這個Bean;如果找到多個這樣的Bean,就拋出一個異常;如果沒有找到這樣的Bean,則什麽都不會發生,setter方法不會被調用;

constructor: 與byType類似,區別是用於自動匹配構造器的參數。如果容器不能恰好找到一個與構造器參數類型匹配的Bean,則會拋出一個異常;

autodetect: Spring容器根據Bean內部結構,自行決定使用constructor或byType策略。如果找到一個默認的構造函數,那麽就會應用byType策略。

當一個Bean既使用自動裝配依賴,又使用ref顯式指定依賴時,則顯式指定的依賴覆蓋自動裝配依賴;對於大型的應用,不鼓勵使用自動裝配。雖然使用自動裝配可減少配置文件的工作量,但大大將死了依賴關系的清晰性和透明性。依賴關系的裝配依賴於源文件的屬性名和屬性類型,導致Bean與Bean之間的耦合降低到代碼層次,不利於高層次解耦;

<!--通過設置可以將Bean排除在自動裝配之外--><beanid=""autowire-candidate="false"/><!--除此之外,還可以在beans元素中指定,支持模式字符串,如下所有以abc結尾的Bean都被排除在自動裝配之外--><beansdefault-autowire-candidates="*abc"/>

創建Bean的3種方式:


使用構造器創建Bean實例


使用構造器來創建Bean實例是最常見的情況,如果不采用構造註入,Spring底層會調用Bean類的無參數構造器來創建實例,因此要求該Bean類提供無參數的構造器。

采用默認的構造器創建Bean實例,Spring對Bean實例的所有屬性執行默認初始化,即所有的基本類型的值初始化為0或false;所有的引用類型的值初始化為null。

使用靜態工廠方法創建Bean


使用靜態工廠方法創建Bean實例時,class屬性也必須指定,但此時class屬性並不是指定Bean實例的實現類,而是靜態工廠類,Spring通過該屬性知道由哪個工廠類來創建Bean實例。

除此之外,還需要使用factory-method屬性來指定靜態工廠方法,Spring將調用靜態工廠方法返回一個Bean實例,一旦獲得了指定Bean實例,Spring後面的處理步驟與采用普通方法創建Bean實例完全一樣。如果靜態工廠方法需要參數,則使用< constructor-arg…/ >元素指定靜態工廠方法的參數。

調用實例工廠方法創建Bean


實例工廠方法與靜態工廠方法只有一個不同:調用靜態工廠方法只需使用工廠類即可,而調用實例工廠方法則需要工廠實例。使用實例工廠方法時,配置Bean實例的< bean…/ >元素無須class屬性,配置實例工廠方法使用factory-bean指定工廠實例。采用實例工廠方法創建Bean的< bean…/ >元素時需要指定如下兩個屬性:

factory-bean: 該屬性的值為工廠Bean的id

factory-method: 該屬性指定實例工廠的工廠方法

若調用實例工廠方法時需要傳入參數,則使用< constructor-arg…/ >元素確定參數值。

協調作用域不同步的Bean


當singleton作用域的Bean依賴於prototype作用域的Bean時,會產生不同步的現象,原因是因為當Spring容器初始化時,容器會預初始化容器中所有的singleton Bean,由於singleton Bean依賴於prototype Bean,因此Spring在初始化singleton Bean之前,會先創建prototypeBean——然後才創建singleton Bean,接下裏將prototype Bean註入singleton Bean。解決不同步的方法有兩種:

放棄依賴註入: singleton作用域的Bean每次需要prototype作用域的Bean時,主動向容器請求新的Bean實例,即可保證每次註入的prototype Bean實例都是最新的實例;

利用方法註入: 方法註入通常使用lookup方法註入,使用lookup方法註入可以讓Spring容器重寫容器中Bean的抽象或具體方法,返回查找容器中其他Bean的結果,被查找的Bean通常是一個non-singleton Bean。Spring通過使用JDK動態代理或cglib庫修改客戶端的二進制碼,從而實現上述要求。

建議采用第二種方法,使用方法註入。為了使用lookup方法註入,大致需要如下兩步:

將調用者Bean的實現類定義為抽象類,並定義一個抽象方法來獲取被依賴的Bean2.在< bean…/ >元素中添加< lookup-method…/ >子元素讓Spring為調用者Bean的實現類實現指定的抽象方法Notes;

Spring會采用運行時動態增強的方式來實現<lookup-method.../>元素所指定的抽象方法,如果目標抽象類實現過接口,Spring會采用JDK動態代理來實現該抽象類,並為之實現抽象方法;如果目標抽象類沒有實現過接口,Spring會采用cglib實現該抽象類,並為之實現抽象方法。Spring4.0的spring-core-xxx.jar包中已經集成了cglib類庫。

兩種後處理器:


Spring提供了兩種常用的後處理器:

Bean後處理器: 這種後處理器會對容器中Bean進行後處理,對Bean進行額外加強;

容器後處理器: 這種後處理器會對IoC容器進行後處理,用於增強容器功能。

Bean後處理器


Bean後處理器是一種特殊的Bean,這種特殊的Bean並不對外提供服務,它甚至可以無須id屬性,它主要負責對容器中的其他Bean執行後處理,例如為容器中的目標Bean生成代理等,這種Bean稱為Bean後處理器。Bean後處理器會在Bean實例創建成功之後,對Bean實例進行進一步的增強處理。Bean後處理器必須實現BeanPostProcessor接口,同時必須實現該接口的兩個方法。

1.Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String name) throws BeansException: 該方法的第一個參數是系統即將進行後處理的Bean實例,第二個參數是該Bean的配置id2.Object postProcessAfterinitialization(Object bean, String name) throws BeansException: 該方法的第一個參數是系統即將進行後處理的Bean實例,第二個參數是該Bean的配置id。

容器中一旦註冊了Bean後處理器,Bean後處理器就會自動啟動,在容器中每個Bean創建時自動工作,Bean後處理器兩個方法的回調時機如下圖

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註意一點,如果使用BeanFactory作為Spring容器,則必須手動註冊Bean後處理器,程序必須獲取Bean後處理器實例,然後手動註冊。

BeanPostProcessor bp = (BeanPostProcessor)beanFactory.getBean("bp");beanFactory.addBeanPostProcessor(bp);Person p = (Person)beanFactory.getBean("person");

容器後處理器


Bean後處理器負責處理容器中的所有Bean實例,而容器後處理器則負責處理容器本身。容器後處理器必須實現BeanFactoryPostProcessor接口,並實現該接口的一個方法postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory)實現該方法的方法體就是對Spring容器進行的處理,這種處理可以對Spring容器進行自定義擴展,當然也可以對Spring容器不進行任何處理。

類似於BeanPostProcessor,ApplicationContext可自動檢測到容器中的容器後處理器,並且自動註冊容器後處理器。但若使用BeanFactory作為Spring容器,則必須手動調用該容器後處理器來處理BeanFactory容器。

Spring的“零配置”支持


搜索Bean類:


Spring提供如下幾個Annotation來標註Spring Bean

@Component: 標註一個普通的Spring Bean類

@Controller: 標註一個控制器組件類

@Service: 標註一個業務邏輯組件類

@Repository: 標註一個DAO組件類

在Spring配置文件中做如下配置,指定自動掃描的包

<context:component-scan base-package="edu.shu.spring.domain"/>

使用@Resource配置依賴


@Resource位於javax.annotation包下,是來自JavaEE規範的一個Annotation,Spring直接借鑒了該Annotation,通過使用該Annotation為目標Bean指定協作者Bean。使用@Resource與< property…/ >元素的ref屬性有相同的效果。@Resource不僅可以修飾setter方法,也可以直接修飾實例變量,如果使用@Resource修飾實例變量將會更加簡單,此時Spring將會直接使用JavaEE規範的Field註入,此時連setter方法都可以不要。

使用@PostConstruct和@PreDestroy定制生命周期行為


@PostConstruct和@PreDestroy同樣位於javax.annotation包下,也是來自JavaEE規範的兩個Annotation,Spring直接借鑒了它們,用於定制Spring容器中Bean的生命周期行為。它們都用於修飾方法,無須任何屬性。其中前者修飾的方法時Bean的初始化方法;而後者修飾的方法時Bean銷毀之前的方法。

Spring4.0增強的自動裝配和精確裝配


Spring提供了@Autowired註解來指定自動裝配,@Autowired可以修飾setter方法、普通方法、實例變量和構造器等。當使用@Autowired標註setter方法時,默認采用byType自動裝配策略。在這種策略下,符合自動裝配類型的候選Bean實例常常有多個,這個時候就可能引起異常,為了實現精確的自動裝配,Spring提供了@Qualifier註解,通過使用@Qualifier,允許根據Bean的id來執行自動裝配。

Spring的AOP


為什麽需要AOP?


AOP(Aspect Orient Programming)也就是面向切面編程,作為面向對象編程的一種補充,已經成為一種比較成熟的編程方式。其實AOP問世的時間並不太長,AOP和OOP互為補充,面向切面編程將程序運行過程分解成各個切面。

AOP專門用於處理系統中分布於各個模塊(不同方法)中的交叉關註點的問題,在JavaEE應用中,常常通過AOP來處理一些具有橫切性質的系統級服務,如事務管理、安全檢查、緩存、對象池管理等,AOP已經成為一種非常常用的解決方案。

使用AspectJ實現AOP


AspectJ是一個基於Java語言的AOP框架,提供了強大的AOP功能,其他很多AOP框架都借鑒或采納其中的一些思想。其主要包括兩個部分:一個部分定義了如何表達、定義AOP編程中的語法規範,通過這套語法規範,可以方便地用AOP來解決Java語言中存在的交叉關註點的問題;另一個部分是工具部分,包括編譯、調試工具等。

AOP實現可分為兩類


1.靜態AOP實現: AOP框架在編譯階段對程序進行修改,即實現對目標類的增強,生成靜態的AOP代理類,以AspectJ為代表2.動態AOP實現: AOP框架在運行階段動態生成AOP代理,以實現對目標對象的增強,以Spring AOP為代表

一般來說,靜態AOP實現具有較好的性能,但需要使用特殊的編譯器。動態AOP實現是純Java實現,因此無須特殊的編譯器,但是通常性能略差。

AOP的基本概念


關於面向切面編程的一些術語

切面(Aspect): 切面用於組織多個Advice,Advice放在切面中定義;

連接點(Joinpoint): 程序執行過程中明確的點,如方法的調用,或者異常的拋出。在Spring AOP中,連接點總是方法的調用;

增強處理(Advice): AOP框架在特定的切入點執行的增強處理。處理有“around”、“before”和“after”等類型;

切入點(Pointcut): 可以插入增強處理的連接點。簡而言之,當某個連接點滿足指定要求時,該連接點將被添加增強處理,該連接點也就變成了切入點Spring的AOP支持;

Spring中的AOP代理由Spring的IoC容器負責生成、管理,其依賴關系也由IoC容器負責管理。為了在應用中使用@AspectJ支持,Spring需要添加三個庫:

  • aspectjweaver.jar

  • aspectjrt.jar

  • aopalliance.jar

並在Spring配置文件中做如下配置:

<!--啟動@AspectJ支持-->
<aop:aspectj-autoproxy/>

<!--指定自動搜索Bean組件、自動搜索切面類-->
<context:component-scanbase-package="cn.javastack.service">
     
   
<context:include-filter type="annotation" expression="org.aspectj.lang.annotation.Aspect"/>
</context:component-scan>

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