Java Spring (Part1: Spring 基础知识框架)

JiahuiZhu1998

发布于 2022-12-06 21:17:48

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发布于 2022-12-06 21:17:48

文章被收录于专栏：JiahuiZhu1998_技术笔记

1. Spring 特征

Spring 是一个轻量级容器(Container), 只要由IOC 和 AOP组成; 又叫控制反转和面向切面

2. Spring 核心组件

3. Spring 常用模块

4. Spring 中主要的包

Spring AOP：Spring的面向切面编程，提供AOP（面向切面编程）的实现

Spring Aspects：Spring提供的对AspectJ框架的整合

Spring Beans：Spring IOC的基础实现，包含访问配置文件、创建和管理bean等。

Spring Context：在基础IOC功能上提供扩展服务，此外还提供许多企业级服务的支持，有邮件服务、任务调度、JNDI定位，EJB集成、远程访问、缓存以及多种视图层框架的支持。

Spring Context Support：Spring context的扩展支持，用于MVC方面。

Spring Core：Spring的核心工具包

Spring expression：Spring表达式语言

Spring Framework Bom：浏览对象支持

Spring Instrument：Spring对服务器的代理接口

Spring Instrument Tomcat：Spring对tomcat连接池的集成

Spring JDBC：对JDBC 的简单封装

Spring JMS：为简化jms api的使用而做的简单封装

Spring Messaging：集成messaging api和消息协议提供支持

Spring orm：整合第三方的orm实现，如hibernate，ibatis，jdo以及spring 的jpa实现

Spring oxm：Spring对于object/xml映射的支持，可以让JAVA与XML之间来回切换

Spring test：对JUNIT等测试框架的简单封装

Spring tx：为JDBC、Hibernate、JDO、JPA等提供的一致的声明式和编程式事务管理。

Spring web：包含Web应用开发时，用到Spring框架时所需的核心类，包括自动载入WebApplicationContext特性的类、Struts与JSF集成类、文件上传的支持类、Filter类和大量工具辅助类。

webmvc：包含SpringMVC框架相关的所有类。包含国际化、标签、Theme、视图展现的FreeMarker、JasperReports、Tiles、Velocity、XSLT相关类。当然，如果你的应用使用了独立的MVC框架，则无需这个JAR文件里的任何类。

Spring webmvc portlet：Spring MVC的增强

5. Spring 常用注解

6. Spring 第三方结合

7. Spring IOC原理

1. IOC 容器实现

BeanFactory -- 框架基础设施

BeanDefinitionRegistry 注册表 ---- 注册 Bean Definition
BeanFactory ---- 主要用于获取Bean, getBean(String beanName)
ListableBeanFactory ---- 主要用于查看Bean的个数, 获取Bean配置名，查看Container中是否有Bean的方法
HierarchicalBeanFactory 父子级联 ---- 建立Container里的层级体系, 将 Controller,Service,Dao的Bean分开
ConfigurableBeanFactory ---- 增强IOC的可定制性, 包括类装载，属性编辑器，容器初始化
AutowireCapableBeanFactory ---- Bean自动装配的工厂
SingletonBeanRegistry 单例Bean的注册 ---- 用单例模式存储Bean，第二次拿Bean只需要从IOC缓存中拿取了
依赖日志框架 ---- 必须要在ClassPath下提供Log4J，Spring容器才不会报错

Bean Definition 过程又分为4步:

实例化(Instantiation) ---- 属性赋值(Populate) ---- 初始化(Initialization) ---- 销毁(Destruction)

ApplicationContext -- 面向开发应用

ApplicationContext 是 BeanFactory 的子类, 因此他继承了 HierarchicalBeanFactory 和 ListableBeanFactory 等接口

从 ApplicationContext 还衍生出很多 Context:

ClassPathXmlApplicationContext ---- 默认从类路径加载配置文件
FileSystemXmlApplicationContext ---- 默认从文件系统中装载配置文件
ApplicationEventPublisher ---- 让Container拥有发布ApplicationContext的能力，包括启动event, 关闭event等
MessageSource ---- 为 Application 提供消息访问功能
ResourcePatternResolver ---- 通过带前缀的Ant风格ClassPath加载Spring 配置文件
LifeCycle ---- 操作 ApplicationContext 的 start/stop 进行调度达到每一个Life State
ConfigurableApplicationContext ---- 增加了 refresh() 和 close(), 让 Application 可以启动刷新关闭Context

WebApplication -- 体系架构

WebApplicationContext使用ServletContext 进行操作

2. Spring Bean 作用域

singleton 单例： IOC只会有一个共享Bean的 Instance
prototype 原型: container 每次获取prototype定义的Bean, 都会创建一个新的Instance
request: 在 http request 中返回Bean的Instance，request结束, Instance也会destroy (仅在http request中有效)
session: 在 http session 中返回Bean的Instance，session结束，Instance也会destroy (仅在http session中有效)
global session: 与上面类似，只在 global session中有效

3. Spring Bean LifeCycle 生命周期

实例化: new Instance()
IOC DI注入: 按照Spring Context 对Bean进行配置生成Instance
setBeanName 实现: 前提是这个Bean已经实现了BeanNameAware, 然后调用setBeanName(bean_id)
BeanFactoryAware 实现: 前提是这个Bean已经实现了BeanFactoryAware, 然后调用setBeanFactory(BeanFactory)
ApplicationContextAware 实现: 前提是这个Bean已经实现了ApplicationContextAware，然后调用setApplicationContext
postProcessBeforeInitialization 实现: 前提是这个Bean关联了BeanPostProcessor, 调用postProcessBeforeInitialization
init-method: 如果 Spring Configuration 配置了init-method属性便会自动调用初始化方法
postProcessAfterInitialization: 和 postProcessBeforeInitialization一样需要关联 BeanPostProcessor
Destroy: 当Bean不再需要，如果这个Bean实现了DisposableBean，就会调用 Destroy方法
destroy-method: 如果Spring Configuration 配置了destroy-method，就会调用配置中的destroy-method
init-method/destroy-method：可以自行定制init-method/destroy-method 也可以用@PostConstruct 和 @PreDestroy

4. Spring DI 依赖注入的四种方式

构造器注入: Java OOP 中的Constructor进行注入
Setter方法注入: Java OOP 中的 setObject 方法进行注入
静态工厂注入: 创建一个StaticFactory 类然后return 一个 Instance;
实例工厂: 创建一个Factory(non-static) 类然后return 一个 Instance;

5. 5种不同方式的自动装配

no: 不自动装配; 通过设置ref属性进行装配
byName: 通过参数名进行装配；此时 autowire 设置为 byName
byType: 通过参数类型进行装配；此时 autowire 设置为 byType
constructor: 通过构造器进行装配, 需要提供构造器 parameters
autodetect: 优先用Constructor 自动装配, 如果无法工作，则使用 byType方式

8. Spring AOP原理

AOP 称为面向切面编程；AOP包括核心关注点和横切关注点

核心关注点: 核心关注点指的是业务相关的关注点 横切关注点: 包括权限认证、日志、事物等

AOP主要应用场景:

Authentication 权限
Caching 缓存
Context passing 内容传递
Error handling 错误处理
Lazy loading 懒加载
Debugging 调试
logging, tracing, profiling and monitoring 记录跟踪优化校准
Performance optimization 性能优化
Persistence 持久化
Resource pooling 资源池
Synchronization 同步
Transactions 事务

AOP 核心概念：

aspect 切面: 横切关注点的抽象
横切关注点: 这些关注点对method进行拦截，拦截之后再进行处理
joinpoint 连接点: 被拦截到的点 (包括方法，字段，构造器)
切入点: 对joinpoint 进行拦截的定义
通知: 拦截到joinpoint后要执行的代码; 分为 前置，后置，异常，最终，环绕通知
目标对象: 代理的目标对象
weave 织入: 将aspect用到目标对象上从而导致代理对象创建的一整个过程
introduction 引入: 不修改代码并在运行期为类动态添加一些方法和字段

AOP 通知类型：

Before Advice 前置: 在 joinpoint之前执行的通知，不能阻止joinpoint之前的执行流程
After returning Advice 后置: 在 joinpoint 之后执行的通知
After throwing Advice 异常: 在method throw出来exception时执行的通知
After (finally) Advice 最终: 在 joinpoint 退出的时候执行的通知(不论是正常返回还是异常退出)
Around Advice 环绕通知: 包围一个 joinpoint的通知，如方法调用

AOP 代理方式：

如果是 interface相关就会使用JDK，如果是其他就会使用CGLIB (全称: Code Generation Library)

JDK 动态代理: 涉及到 Proxy 和 InvocationHandler; 用反射调用类并且动态把aspect和业务weave在一起
CGLIB 代理: CGLIB封装了asm, 可以在运行期动态生成 new class

9. Spring MVC原理

Http 请求到 DispatcherServlet: 客户端请求提交到 DispatchServlet
HandlerMapping 寻找处理器: DispatcherServlet控制器查询HandlerMapping找到处理请求的Controller
调用处理器 Controller: DispatcherServlet 将请求提交到 Controller
Controller 调用业务逻辑处理后，返回 ModelAndView
DispatcherServlet 查询 ModelAndView: DispatcherServlet 查询多个ViewResolver 找到ModelAndView指定的view
ModelAndView 反馈 Http: 是一个返回view结果的 http response

10. Spring Boot原理

创建独立的Spring Application
嵌入的 Tomcat 不需要部署 WAR文件
简化 Maven 配置
自动配置 Spring
提供生产就绪型功能，如指标，健康检查Actuator 和外部配置
绝对没有代码生成和对XML没有配置要求

11. Spring JPA原理

事务的原理

事务 Transaction 保证有 Acid特性，即 Atomicity, Consistency, Isolation 和 Durability

本地事务

只局限于当前事务资源，不支持多 datasource的分布式事务

public void transferAccount () {
    Connection conn = null; 
    Statement stmt = null; 
    try{ 
        conn = getDataSource().getConnection(); 
        // 将自动提交设置为 false，若设置为 true 则数据库将会把每一次数据更新认定为一个事务并自动提交
        conn.setAutoCommit(false);
        stmt = conn.createStatement(); 
        // 将 A 账户中的金额减少 500
        stmt.execute("update t_account set amount = amount - 500 where account_id = 'A'");
        // 将 B 账户中的金额增加 500
        stmt.execute("update t_account set amount = amount + 500 where account_id = 'B'");
        // 提交事务
        conn.commit();
        // 事务提交：转账的两步操作同时成功
    } catch(SQLException sqle){ 
        // 发生异常，回滚在本事务中的操做
        conn.rollback();
        // 事务回滚：转账的两步操作完全撤销
        stmt.close(); 
        conn.close(); 
    } 
}

分布式事务

拥有 Transaction Manager 支持多个 datasource

public void transferAccount() { 
    UserTransaction userTx = null; 
    Connection connA = null; Statement stmtA = null; 
    Connection connB = null; Statement stmtB = null; 
    try{ 
        // 获得 Transaction 管理对象
        userTx = (UserTransaction)getContext().lookup("java:comp/UserTransaction"); 
        connA = getDataSourceA().getConnection();// 从数据库 A 中取得数据库连接
        connB = getDataSourceB().getConnection();// 从数据库 B 中取得数据库连接
        userTx.begin(); // 启动事务
        stmtA = connA.createStatement();// 将 A 账户中的金额减少 500 
        stmtA.execute("update t_account set amount = amount - 500 where account_id = 'A'");
        // 将 B 账户中的金额增加 500 
        stmtB = connB.createStatement();
        stmtB.execute("update t_account set amount = amount + 500 where account_id = 'B'");
        userTx.commit();// 提交事务
        // 事务提交：转账的两步操作同时成功（数据库 A 和数据库 B 中的数据被同时更新）
    } catch(SQLException sqle){ 
        // 发生异常，回滚在本事务中的操纵
        userTx.rollback();// 事务回滚：数据库 A 和数据库 B 中的数据更新被同时撤销
    } catch(Exception ne){ } 
}

两阶段提交

两阶段提交保证了分布式事务的原子性，第一阶段是准备阶段；第二阶段是提交阶段

准备阶段: Transation Manager 对每一个 source Manager 发送 Prepare, source Manager在本地执行事务但不提交
提交阶段: 如果失败则让参与者回滚消息；如果成功则协调者commit之后参与者自行commit或者rollback并释放lock

12. Spring 和 Mybatis 以及 Mybatis 缓存

mybatis 是 Spring 数据库CRUD 的常用工具, 它使用 xml 并自定义sql语句进行CRUD

mybatis缓存: mybatis有两级缓存；第一级缓存是sqlSession缓存默认开启；第二级缓存是跨sqlSession的缓存，mapper级别

Mybatis 一级缓存（sqlSession级别）

发出一个查询sql，查询结果以map存储在一级缓存里，key=MapperId+offset+limit+Sql+parameters，value=用户信息

同一个sqlsession 再发出相同的sql就会从缓存拿出数据，如果中途出现CUD操作，缓存就会被清空

Mybatis 二级缓存 (mapper级别)

mapper 以 namespace为单位创建缓存，结构还是map

mybatis 的二级缓存通过 CacheExecutor实现，CacheExecutor会先匹配缓存是否存在不存在才会查询数据库

key: MapperId + offset + limit + Sql + parameters

如何启用二级缓存

在 mybatis 全局配置中启用二级缓存配置
在对应的Mapper.xml中配置cache节点
在对应的select 查询节点中添加 useCache=true

13. Spring 和 Tomcat 架构

14. Spring 中拦截和过滤

14. Spring 中 Thymeleaf的使用

14. Spring 与 Redis

15. Spring 与 RabbitMQ

16. Spring 与 Kafka

17. Spring 与 Zookeeper

18. Spring 与 ElasticSearch

19. Spring 与 XXL-JOB 定时任务

20. Spring 与 Quartz 定时任务

21. Spring 与 Swagger

22. Spring 与 Websocket

23. Spring 与 Dubbo

24. Spring 与 mongoDB

25. Spring 与 sharding-jdbc 分库分表

26. Spring 与 RateLimit 限流

27. Spring 与 Ureport2 报表工具

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