1、通过对本章内容的学习,可以掌握Spring的基本架构及各子模块之间的依赖关系。
2、 了解Spring的发展历史,启发思维。
3、 对 Spring形成一个整体的认识,为之后的深入学习做铺垫。
4、 通过对本章内容的学习,可以了解Spring版本升级的规律,从而应用到自己的系统升级版本命名。
5、Spring编程思想总结。
Spring使用经验1-5年 ,希望深入了解Spring源码的人群。
相信经历过不使用框架开发Web项目的70后、80后都会有如此感触,如今的程序员开发项目太轻松了 ,基本只需要关心业务如何实现,通用技术问题只需要集成框架便可。早在2007年 ,一个基于 Java语言的开源框架正式发布,取了一个非常有活力且美好的名字,叫做Spring。它是一个开源的轻量级Java SE (Java标准版本)/Java EE (Java企业版本)开发应用框架,其目的是用于简化企业级应 用程序开发。应用程序是由一组相互协作的对象组成。而在传统应用程序开发中,一个完整的应用是由 —组相互协作的对象组成。所以开发一个应用除了要开发业务逻辑之外,最多的是关注如何使这些对象 协作来完成所需功能,而且要低耦合、高聚合。业务逻辑开发是不可避免的,那如果有个框架出来帮我 们来创建对象及管理这些对象之间的依赖关系。可能有人说了,比如"抽象工厂、工厂方法模式" 不也可以帮我们创建对象," 生成器模式" 帮我们处理对象间的依赖关系,不也能完成这些功能吗?可是这 些又需要我们创建另一些工厂类、生成器类,我们又要而外管理这些类,增加了我们的负担,如果能有 种通过配置方式来创建对象,管理对象之间依赖关系,我们不需要通过工厂和生成器来创建及管理对象 之间的依赖关系,这样我们是不是减少了许多工作,加速了开发,能节省出很多时间来干其他事。Spring 框架刚出来时主要就是来完成这个功能。
Spring框架除了帮我们管理对象及其依赖关系,还提供像通用日志记录、性能统计、安全控制、异 常处理等面向切面的能力,还能帮我管理最头疼的数据库事务,本身提供了一套简单的JDBC访问实现, 提供与第三方数据访问框架集成(如 Hibernate. JPA),与各种Java EE技术整合(如 Java Mail、任 务调度等等),提供一套自己的Web层框架Spring MVC、而且还能非常简单的与第三方Web框架集 成。从这里我们可以认为Spring是一个超级粘合大平台,除了自己提供功能外,还提供粘合其他技术 和框架的能力,从而使我们可以更自由的选择到底使用什么技术进行开发。而且不管是JAVASE ( C/S 架构)应用程序还是JAVA EE ( B/S架构)应用程序都可以使用这个平台进行开发。如今的Spring已 经不再是一个框架,早已成为了一种生态。SpringBoot的便捷式开发实现了零配置,SpringCloud全 家桶,提供了非常方便的解决方案。接下来,让我们来深入探讨Spring到底能给我们带来什么?
说到Bean这个概念,还得从Java的起源说起。早在1996年 ,Java还只是一个新兴的、初出茅庐 的编程语言。人们之所以关注她仅仅是因为,可以使用Java的Applet来开发Web应用,作为浏览器 组件。但开发者们很快就发现这个新兴的语言还能做更多的事情。与之前的所有语言不同,Java让模块 化构建复杂的系统成为可能(当时的软件行业虽然在业务上突飞猛进,但当时开发用的是传统的面向过 程开发思想,软件的开发效率一直踟蹰不前。伴随着业务复杂性的不断加深,开发也变得越发困难。其 实 ,当时也是OOP思想飞速发展的时期,她在80年代末被提出,成熟于90年代,现今大多数编程语言都已经是面向对象的)。
同年12月 ,Sun公司发布了当时还名不见经传但后来人尽皆知的JavaBean 1.00-A规范。早期的 Java Bean规范针对于Java ,她定义了软件组件模型。这个规范规定了一整套编码策略,使简单的Java 对象不仅可以被重用,而且还可以轻松地构建更为复杂的应用。尽管JavaBean最初是为重用应用组件 而设计的,但当时他们却是主要用作构建窗体控件,毕竟在PC时代那才是主流。但相比于当时正如日 中天的Delphi. VB和 C++ , 它看起来还是太简易了,以至于无法胜任任何"实际的"工作需要。
复杂的应用通常需要事务、安全、分布式等服务的支持,但 JavaBean并未直接提供。所以到了 1998 年 3 月 ,Sun公司发布了 EJB 1.0规范,该规范把Java组件的设计理念延伸到了服务器端,并提供了 许多必须的企业级服务,但他也不再像早期的JavaBean那么简单了。实际上,除了名字叫EJB Bean 以外,其他的和JavaBean关系不大了。
尽管现实中有很多系统是基于EJB构建的,但 EJB从来没有实现它最初的设想:简化开发。EJB的 声明式编程模型的确简化了很多基础架构层面的开发,例如事务和安全;但另一方面EJB在部署描述符 和配套代码实现等方面变得异常复杂。随看时间的推移,很多开发者对EJB已经不再抱有幻想,开始寻 求更简洁的方法。
现在Java组件开发理念重新回归正轨。新的编程技术AOP和 DI的不断出现,他们为JavaBean提 供了之前EJB才能拥有的强大功能。这些技术为POJO提供了类似EJB的声明式编程模型,而没有引入 任何EJB的复杂性。当简单的JavaBean足以胜任时,人们便不愿编写笨重的EJB组件了。
客观地讲,EJB的发展甚至促进了基于POJO的编程模型。引入新的理念,最新的EJB规范相比之 前的规范有了前所未有的简化,但对很多开发者而言,这一切的一切都来得太退了。到了 EJB3规范发 布时,其他基|=| 于POJO的开发架构已经成为事实的标准了,而 Spring框架也就是在这样的大环境下出 现的。
Spring是为解决企业级应用开发的复杂性而设计,她可以做很多事。但归根到底支撑Spring的仅 仅是少许的基本理念,而所有的这些基本理念都能可以追溯到一个最根本的使命:简化开发。这是一个 郑重的承诺,其实许多框架都声称在某些方面做了简化。而 Spring则立志于全方面的简化Java开发。 对此,她主要采取了 4 个关键策略:
1、基于POJO的轻量级和最小侵入性编程;
2、通过依赖注入和面向接口松耦合;
3、基于切面和惯性进行声明式编程;
4、通过切面和模板减少样板式代码;
而他主要是通过:面向Bean(BOP).依赖注入(DI ) 以及面向切面(AOP ) 这三种方式来达成的。
Spring 是面向 Bean 的编程( Bean Oriented Programming, BOP ) , Bean 在 Spring 中才是真 正的主角。Bean在Spring中作用就像Object对OOP的意义一样Spring中没有Bean也就没有Spring 存在的意义。Spring提供了 IOC容器通过配置文件或者注解的方式来管理对象之间的依赖关系。
控制反转(其中最常见的实现方式叫做依赖注入(Dependency Injection , DI ) , 还有一种方式叫 〃依赖查找〃 ( Dependency Lookup , DL ) ,她在 C+ + 、Java. PHP以及.NET中都运用。在最早的 Spring中是包含有依赖注入方法和依赖查询的/但因为依赖查询使用频率过低,不久就被Spring移除 了 ,所以在Spring中控制反转也被直接称作依赖注入),她的基本概念是:不创建对象,但是描述创建 它们的方式。在代码中不直接与对象和服务连接,但在配置文件中描述哪一个组件需要哪一项服务。容 器 (在 Spring框架中是IOC容器)负责将这些联系在一起。
在典型的IOC场景中,容器创建了所有对象,并设置必要的属性将它们连接在一起,决定什么时间调用方法。
Spring 设计的核心 org.springframework.beans 包 (架构核心是 org.springframework.core 包 ),它的设计目标是与JavaBean组件一起使用。这个包通常不是由用户直接使用,而是由服务器将 其用作其他多数功能的底层中介。下一个最高级抽象是BeanFactory接口 ,它是工厂设计模式的实现, 允许通过名称创建和检索对象。BeanFactory也可以管理对象之间的关系。
BeanFactory最底层支持两个对象模型。
1.单例:提供了具有特定名称的全局共享实例对象,可以在查询时对其进行检索。Singleton是默 认的也是最常用的对象模型。
2 .原型:确保每次检索都会创建单独的实例对象。在每个用户都需要自己的对象时,采用原型模式。 Bean工厂的概念是Spring作为IoC容器的基础。I0C则将处理事情的责任从应用程序代码转移到 框架。
面向切面编程,即AOP ,是一种编程思想,它允许程序员对横切关注点或横切典型的职责分界线的 行为(例如日志和事务管理)进行模块化。AOP的核心构造是方面(切面),它将那些影响多个类的行 为封装到可重用的模块中。
AOP和 I0C是补充性的技术,它们都运用模块化方式解决企业应用程序开发中的复杂问题。在典 型的面向对象开发方式中可能要将日志记录语句放在所有方法和Java类中才能实现日志功能。在 AOP 方式中,可以反过来将日志服务模块化,并以声明的方式将它们应用到需要日志的组件上。当然,优势 就是Java类不需要知道日志服务的存在,也不需要考虑相关的代码。所以,用 Spring AOP编写的应用程序代码是松散耦合的。
AOP的功能完全集成到了 Spring事务管理、日志和其他各种特性的上下文中。
AOP编程的常用场景有:Authentication权限认证)、Auto Caching(自动缓存处理)、Error Handling (统一错误处理)、Debugging (调试信息输出)、Logging (日志记录)、Transactions (事务处理) 等。
Spring编程思想
Spring思想 | 应用场景(特点) | 一句话归纳 |
---|---|---|
OOP | Object Oriented Programming (面向对象编程 ) | 用程序归纳总结生活中一切事物。封装、继承、多态。 |
BOP | Bean Oriented Programming (面向 Bean 编程 )面向Bean (普通的Java类 )设计程序, 解放程序员。 | —切从Bean开始。 |
AOP | Aspect Oriented Programming(面向切面编程)找出多个类中有一定规律的代码,开发时拆开 ,运行时再合并。面向切面编程,即面向规则编程。 | 解耦,专人做专事。 |
IOC | Inversion of Control (控制反转)将 new对象的动作交给Spring管 理 ,并由 Spring保存已创建的对象(IOC容器)。 | 转交控制权(即控制权反转) |
DI/DL | Dependency Injection (依 赖 注 入 )或者 Dependency Lookup (依赖查找)依赖注入、依赖查找,Spring不仅保存自己创 建的对象,而且保存对象与对象之间的关系。注入即赋值,主要三种方式构造方法、set方法、直接赋值。 | 赋值 |
Spring总共大约有20个模块,由 1300多个不同的文件构成。而这些组件被分别整合在核心容器( Core Container) 、AOP ( Aspect Oriented Programming ) 和设备支持( Instrmentation ) 、数 据访问及集成( Data Access/lntegeration ) 、Web、报文发送( Messaging ) 、Test, 6 个模块集合 中。以下是Spring 5 的模块结构图:
组成Spring框架的每个模块集合或者模块都可以单独存在,也可以一个或多个模块联合实现。每个模 块的组成和功能如下:
由 spring-beans、spring-core, spring-context W spring-expression ( Spring Expression Language, SpEL ) 4 个模块组成。
spring-core和 spring-beans模块是Spring框架的核心模块,包含了控制反转(Inversion of Control, IOC ) 和依赖注入( Dependency Injection, DI) 。 Bean Factory 接口是 Spring 框架中的核 心接口,它是工厂模式的具体实现。Bean Factory使用控制反转对应用程序的配置和依赖性规范与实际 的应用程序代码进行了分离。但 BeanFactory容器实例化后并不会自动实例化Bean,只有当Bean被 使用时BeanFactory容器才会对该Bean进行实例化与依赖关系的装配。
spring-context模块构架于核心模块之上,他扩展了 BeanFactory 为她添加了 Bean生命周期控 制、框架事件体系以及资源加载透明化等功能。此外该模块还提供了许多企业级支持,如邮件访问、远 程访问、任务调度等,Applicationcontext是该模块的核心接口,她的超类是BeanFactory。与 BeanFactory不同,Applicationcontext容器实例化后会自动对所有的单实例Bean进行实例化与依 赖关系的装配,使之处于待用状态。
spring-context-support模块是对Spring IOC容器的扩展支持,以及IOC子容器。
spring-context-indexer 模块是 Spring 的类管理组件和 Classpath 扫描。
spring-expression模块是统一表达式语言(EL )的扩展模块,可以查询、管理运行中的对象,同 时也方便的可以调用对象方法、操作数组、集合等。它的语法类似于传统EL ,但提供了额外的功能,最 出色的要数函数调用和简单字符串的模板函数。这种语言的特性是1基=1 于Spring产品的需求而设计,他 可以非常方便地同Spring IOC进行交互。
由 spring-aop、spring-aspects 和 spring-instrument 3 个模块组成
spring-aop是 Spring的另一个核心模块,是 AOP主要的实现模块。作为继OOP后 ,对程序员影 响最大的编程思想之一,AOP极大地开拓了人们对于编程的思路。在 Spring中 ,他是以JVM的动态 代理技术为基础,然后设计出了一系列的AOP横切实现,比如前置通知、返回通知、异常通知等,同 时 ,Pointcut接口来匹配切入点,可以使用现有的切入点来设计横切面,也可以扩展相关方法根据需求 进行切入。
spring-aspects模块集成自AspectJ框 架 ,主要是为Spring AOP提供多种AOP实现方法。
spring-instrument 模块是基于 JAVA SE 中的"java.lang.instrument"进行设计的,应该算是 AOP 的一个支援模块,主要作用是在JVM启用时,生成一个代理类,程序员通过代理类在运行时修改类的字节,从而改变一个类的功能,实现AOP的功能。在分类里,我把他分在了 AOP模块下,在 Spring官 方文档里对这个地方也有点含糊不清,这里是纯个人观点。
由 spring-jdbc、spring-tx、spring-orm、spring-jms 和 spring-oxm 5 个模块组成。
spring-jdbc模块是Spring提供的JDBC抽象框架的主要实现模块用于简化Spring JDBC操 作 。 主要是提供JDBC模板方式、关系数据库对象化方式、SimpleJdbc方式、事务管理来简化JDBC编程, 主要实现类是 JdbcTemplate、SimpleJdbcTemplate 以及 NamedParameterJdbcTemplateo
spring-tx模块是Spring JDBC事务控制实现模块。使用Spring框 架 ,它对事务做了很好的封装, 通过它的AOP配置,可以灵活的配置在任何一层;但是在很多的需求和应用,直接使用JDBC事务控 制还是有其优势的。其实,事务是以业务逻辑为1基=1 础的;一个完整的业务应该对应业务层里的一个方法; 如果业务操作失败’则整个事务回滚;所以,事务控制是绝对应该放在业务层的;但是,持久层的设计 则应该遵循一个很重要的原则:保证操作的原子性,即持久层里的每个方法都应该是不可以分割的。所 以 ,在使用Spring JDBC事务控制时,应该注意其特殊性。
spring-orm 模块是 ORM 框架支持模块,主要集成 Hibernate, Java Persistence API (JPA)和 Java Data Objects (JDO)用于资源管理、数据访问对象(DAO)的实现和事务策略。
spring-oxm模块主要提供一个抽象层以支撑OXM ( OXM是 Object-to-XML-Mapping的缩写, 它是一个O/M-mapper, 将java对象映射成XML数 据 ,或者将XML数据映射成java对象) ,例如: JAXB, Castor, XMLBeans, JiBX 和 XStream 等。
spring-jms模 块 (Java Messaging Service ) 能够发送和接收信息, 自 Spring Framework 4.1 以 后 ,他还提供了对spring-messaging模块的支撑。
由 spring-web、spring-webmvc、spring-websocket 和 spring-webflux 4 个模块组成。
spring-web模块为Spring提供了最基1=1 础Web支 持 ,主要建立于核心容器之上,通过Servlet或 者 Listeners来初始化IOC容器,也包含一些与Web相关的支持。
spring-webmvc模块众所周知是一个的Web-Servlet模 块 ,实现了 Spring MVC ( model-view-Controller) 的 Web 应用。
spring-websocket模块主要是与Web前端的全双工通讯的协议。
spring-webflux是一个新的非堵塞函数式Reactive W eb框 架 ,可以用来建立异步的,非阻塞, 事件驱动的服务,并且扩展性非常好。
即 spring-messaging模 块 ,是从Spring4开始新加入的一个模块,主要职责是为Spring框架集 成一些基础的报文传送应用。
即 spring-test模块,主要为测试提供支持的,毕竟在不需要发布(程序)到你的应用服务器或者连接 到其他企业设施的情况下能够执行 些集成测试或者其他测试对于任何企业都是非常重要的。
即 spring-framework-bom模 块 ,Bill of Materials解 决 Spring的不同模块依赖版本不同问题。
Spring官网对Spring5各模块之间的关系也做了详细说明:
对Spring5各模块做了一次系统的总结,描述模块之间的依赖关系,希望能对小伙伴们有 所帮助。
接下来的课程中,我们将深入了解Spring的核心模块功能。基本学习顺序为:从 spring-core入手, 其次是 spring-beans 和 spring-aop , 随后是 spring-context, 再其次是 spring-tx 和 spring-orm , 最后是spring-web和其他部分。
参考资料:
1.《spring 5核心原理与30个类手写实战》谭勇德著