4.111 Spring的理论基础

 参考链接：https://thinkwon.blog.csdn.net/article/details/104397516、https://how2j.cn/k/spring/spring-ioc-di/87.html

1. Spring讲解

1. Spring是什么（简化JAVA开发）

1. Spring是一个轻量级Java开发框架，最早有Rod Johnson创建，目的是为了解决企业级应用开发的业务逻辑层和其他各层的耦合问题。它是一个分层的JavaSE/JavaEE full-stack（一站式）轻量级开源框架，为开发Java应用程序提供全面的基础架构支持。Spring负责基础架构，因此Java开发者可以专注于应用程序的开发。
2. Spring最根本的使命是解决企业级应用开发的复杂性，即简化Java开发。
3. Spring可以做很多事情，它为企业级开发提供给了丰富的功能，但是这些功能的底层都依赖于它的两个核心特性，也就是依赖注入（dependency injection，DI）和面向切面编程（aspect-oriented programming，AOP）
4. Spring设计目标：Spring为开发者提供一个一站式轻量级应用开发平台；
5. Spring设计理念：在JavaEE开发中，支持POJO和JavaBean开发方式，使应用面向接口开发，充分支持OO（面向对象）设计方法；Spring通过IoC容器实现对象耦合关系的管理，并实现依赖反转，将对象之间的依赖关系交给IoC容器，实现解耦；
6. Spring框架的核心：IoC容器和AOP模块。通过IoC容器管理POJO对象以及他们之间的耦合关系；通过AOP以动态非侵入的方式增强服务。
7. IoC让相互协作的组件保持松散的耦合，而AOP编程允许你把遍布于应用各层的功能分离出来形成可重用的功能组件。
8. 样例：
1. 传统方式：相当于你自己去菜市场new 了一只鸡，不过是生鸡，要自己拔毛，去内脏，再上花椒，酱油，烤制，经过各种工序之后，才可以食用。
2. 用 IOC：相当于去馆子(Spring)点了一只鸡，交到你手上的时候，已经五味俱全，你就只管吃就行了。
9. 常见的配置方式有三种：基于XML的配置、基于注解的配置、基于Java的配置。

2. Spring的优势（插排）

1. 方便解耦，简化开发:Spring就是一个大工厂，可以将所有对象的创建和依赖关系的维护，交给Spring管理。
2. AOP编程的支持:Spring提供面向切面编程，可以方便的实现对程序进行权限拦截、运行监控等功能。
3. 声明式事务的支持:只需要通过配置就可以完成对事务的管理，而无需手动编程。
4. 方便程序的测试:Spring对Junit4支持，可以通过注解方便的测试Spring程序。
5. 方便集成各种优秀框架:Spring不排斥各种优秀的开源框架，其内部提供了对各种优秀框架的直接支持（如：Struts、Hibernate、MyBatis等）。
6. 降低JavaEE API的使用难度:Spring对JavaEE开发中非常难用的一些API（JDBC、JavaMail、远程调用等），都提供了封装，使这些API应用难度大大降低。

3. Spring的缺点:

1. Spring依赖反射，反射影响性能
2. 使用门槛升高，入门Spring需要较长时间

2. 实现方式，怎么使用？

1. Spring的价值

1. Spring是非侵入式的框架，目标是使应用程序代码对框架依赖最小化；
2. Spring提供一个一致的编程模型，使应用直接使用POJO开发，与运行环境隔离开来；
3. Spring推动应用设计风格向面向对象和面向接口开发转变，提高了代码的重用性和可测试性；

2. 那些模块组成

1. 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） 、数据访问与集成（Data Access/Integeration） 、 Web、 消息（Messaging） 、 Test等 6 个模块中。 以下是 Spring 5 的模块结构图：
1. spring core：提供了框架的基本组成部分，包括控制反转（Inversion of Control，IOC）和依赖注入（Dependency Injection，DI）功能。
2. spring beans：提供了BeanFactory，是工厂模式的一个经典实现，Spring将管理对象称为Bean。
3. spring context：构建于 core 封装包基础上的 context 封装包，提供了一种框架式的对象访问方法。
4. spring jdbc：提供了一个JDBC的抽象层，消除了烦琐的JDBC编码和数据库厂商特有的错误代码解析， 用于简化JDBC。
5. spring aop：提供了面向切面的编程实现，让你可以自定义拦截器、切点等。
6. spring Web：提供了针对 Web 开发的集成特性，例如文件上传，利用 servlet listeners 进行 ioc 容器初始化和针对 Web 的 ApplicationContext。
7. spring test：主要为测试提供支持的，支持使用JUnit或TestNG对Spring组件进行单元测试和集成测试。
8. 这是基本的Spring模块，提供spring 框架的基础功能，BeanFactory 是 任何以spring为基础的应用的核心。Spring 框架建立在此模块之上，它使Spring成为一个容器

3. 有哪些设计模式

1. 工厂模式：BeanFactory就是简单工厂模式的体现，用来创建对象的实例；
2. 单例模式：Bean默认为单例模式。
3. 代理模式：Spring的AOP功能用到了JDK的动态代理和CGLIB字节码生成技术；
4. 模板方法：用来解决代码重复的问题。比如. RestTemplate, JmsTemplate, JpaTemplate。
5. 观察者模式：定义对象键一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知被制动更新，如Spring中listener的实现–ApplicationListener。

3. Spring的控制反转

1. 什么是IOC，控制反转，和DI有什么区别
1. 控制反转即IoC (Inversion of Control)，它把传统上由程序代码直接操控的对象的调用权交给容器，通过容器来实现对象组件的装配和管理。所谓的“控制反转”概念就是对组件对象控制权的转移，从程序代码本身转移到了外部容器。
2. Spring IOC 负责创建对象，管理对象（通过依赖注入（DI），装配对象，配置对象，并且管理这些对象的整个生命周期）。

2. 具体作用

1. 管理对象的创建和依赖关系的维护。对象的创建并不是一件简单的事，在对象关系比较复杂时，如果依赖关系需要程序猿来维护的话，那是相当头疼的
2. 解耦，由容器去维护具体的对象
3. 托管了类的产生过程，比如我们需要在类的产生过程中做一些处理，最直接的例子就是代理，如果有容器程序可以把这部分处理交给容器，应用程序则无需去关心类是如何完成代理的
4. 依赖注入（DI）：从 XML 的配置上说，即 ref 标签。对应 Spring RuntimeBeanReference 对象。对于 IoC 来说，最重要的就是容器。容器管理着 Bean 的生命周期，控制着 Bean 的依赖注入。
1. 控制反转IoC是一个很大的概念，可以用不同的方式来实现。其主要实现方式有两种：依赖注入和依赖查找
2. 依赖注入的基本原则是：应用组件不应该负责查找资源或者其他依赖的协作对象。配置对象的工作应该由IoC容器负责，“查找资源”的逻辑应该从应用组件的代码中抽取出来，交给IoC容器负责。容器全权负责组件的装配，它会把符合依赖关系的对象通过属性（JavaBean中的setter）或者是构造器传递给需要的对象。
3. 依赖注入之所以更流行是因为它是一种更可取的方式：让容器全权负责依赖查询，受管组件只需要暴露JavaBean的setter方法或者带参数的构造器或者接口，使容器可以在初始化时组装对象的依赖关系。其与依赖查找方式相比，主要优势为
1. 查找定位操作与应用代码完全无关。
2. 不依赖于容器的API，可以很容易地在任何容器以外使用应用对象。
3. 不需要特殊的接口，绝大多数对象可以做到完全不必依赖容器。
4. 依赖注入实现方式
1. 接口注入：接口注入由于在灵活性和易用性比较差，现在从Spring4开始已被废弃
2. 构造器依赖注入：构造器依赖注入通过容器触发一个类的构造器来实现的，该类有一系列参数，每个参数代表一个对其他类的依赖。
3. Setter方法注入：Setter方法注入是容器通过调用无参构造器或无参static工厂 方法实例化bean之后，调用该bean的setter方法，即实现了基于setter的依赖注入。
4. 两种依赖方式都可以使用，构造器注入和Setter方法注入。最好的解决方案是用构造器参数实现强制依赖，setter方法实现可选依赖。
5. 依赖检查
6. 自动装配
7. 支持集合
8. 指定初始化方法和销毁方法
9. 支持回调某些方法（但是需要实现 Spring 接口，略有侵入）

3. IOC的优点

1. IOC 或 依赖注入把应用的代码量降到最低。
2. 它使应用容易测试，单元测试不再需要单例和JNDI查找机制。
3. 最小的代价和最小的侵入性使松散耦合得以实现。
4. IOC容器支持加载服务时的饿汉式初始化和懒加载。

4. IOC的实现原理

1. Spring 中的 IoC 的实现原理就是工厂模式加反射机制。

5. 实现容器的BeanFactory 和 ApplicationContext有什么区别？

1. BeanFactory和ApplicationContext是Spring的两大核心接口，都可以当做Spring的容器。其中ApplicationContext是BeanFactory的子接口。
2. BeanFactory：是Spring里面最底层的接口，包含了各种Bean的定义，读取bean配置文档，管理bean的加载、实例化，控制bean的生命周期，维护bean之间的依赖关系。
3. ApplicationContext接口作为BeanFactory的派生，除了提供BeanFactory所具有的功能外，还提供了更完整的框架功能：
1. 继承MessageSource，因此支持国际化。
2. 统一的资源文件访问方式。
3. 提供在监听器中注册bean的事件。
4. 同时加载多个配置文件。
5. 载入多个（有继承关系）上下文 ，使得每一个上下文都专注于一个特定的层次，比如应用的web层
4. 加载方式
1. BeanFactroy采用的是延迟加载形式来注入Bean的，即只有在使用到某个Bean时(调用getBean())，才对该Bean进行加载实例化。这样，我们就不能发现一些存在的Spring的配置问题。
2. ApplicationContext，它是在容器启动时，一次性创建了所有的Bean。这样，在容器启动时，我们就可以发现Spring中存在的配置错误，这样有利于检查所依赖属性是否注入。
3. 相对于基本的BeanFactory，ApplicationContext 唯一的不足是占用内存空间。当应用程序配置Bean较多时，程序启动较慢。
5. 创建方式：BeanFactory通常以编程的方式被创建，ApplicationContext还能以声明的方式创建，如使用ContextLoader。
6. 注册方式：BeanFactory和ApplicationContext都支持BeanPostProcessor、BeanFactoryPostProcessor的使用，但两者之间的区别是：BeanFactory需要手动注册，而ApplicationContext则是自动注册。
7. 设计原理
1. BeanFactory 简单粗暴，可以理解为就是个 HashMap，Key 是 BeanName，Value 是 Bean 实例。通常只提供注册（put），获取（get）这两个功能。我们可以称之为 “低级容器”。
2. ApplicationContext 可以称之为 “高级容器”。因为他比 BeanFactory 多了更多的功能。他继承了多个接口。因此具备了更多的功能。例如资源的获取，支持多种消息（例如 JSP tag 的支持），对 BeanFactory 多了工具级别的支持等待。

4. Spring的Bean

1. Spring Bean是什么

1. Spring beans 是那些形成Spring应用的主干的java对象。它们被Spring IOC容器初始化，装配，和管理。这些beans通过容器中配置的元数据创建。比如，以XML文件中 的形式定义。
2. 一个Spring Bean 的定义包含容器必知的所有配置元数据，包括如何创建一个bean，它的生命周期详情及它的依赖。
3. 如何给Spring 容器提供配置元数据
1. XML配置文件。
1. Set方法注入；
2. 构造器注入：①通过index设置参数的位置；②通过type设置参数类型；
3. 静态工厂注入；
4. 实例工厂
2. 基于注解的配置。
3. 基于java的配置。
4. SpringBean的作用域
1. 当定义一个 在Spring里，我们还能给这个bean声明一个作用域。它可以通过bean 定义中的scope属性来定义。如，当Spring要在需要的时候每次生产一个新的bean实例，bean的scope属性被指定为prototype。另一方面，一个bean每次使用的时候必须返回同一个实例，这个bean的scope 属性 必须设为 singleton。
2. singleton : bean在每个Spring ioc 容器中只有一个实例。
3. prototype：一个bean的定义可以有多个实例。
4. request：每次http请求都会创建一个bean，该作用域仅在基于web的Spring ApplicationContext情形下有效。
5. session：在一个HTTP Session中，一个bean定义对应一个实例。该作用域仅在基于web的Spring ApplicationContext情形下有效。
6. global-session：在一个全局的HTTP Session中，一个bean定义对应一个实例。该作用域仅在基于web的Spring ApplicationContext情形下有效。
7. 注意： 缺省的Spring bean 的作用域是Singleton。使用 prototype 作用域需要慎重的思考，因为频繁创建和销毁 bean 会带来很大的性能开销。

5. Spring的AOP

1. 什么是AOP

1. OOP(Object-Oriented Programming)面向对象编程，允许开发者定义纵向的关系，但并适用于定义横向的关系，导致了大量代码的重复，而不利于各个模块的重用。
2. AOP(Aspect-Oriented Programming)，一般称为面向切面编程，作为面向对象的一种补充，用于将那些与业务无关，但却对多个对象产生影响的公共行为和逻辑，抽取并封装为一个可重用的模块，这个模块被命名为“切面”（Aspect），减少系统中的重复代码，降低了模块间的耦合度，同时提高了系统的可维护性。可用于权限认证、日志、事务处理等。

2. Spring AOP中的动态代理主要有两种方式，JDK动态代理和CGLIB动态代理：

1. JDK动态代理只提供接口的代理，不支持类的代理。核心InvocationHandler接口和Proxy类，InvocationHandler 通过invoke()方法反射来调用目标类中的代码，动态地将横切逻辑和业务编织在一起；接着，Proxy利用 InvocationHandler动态创建一个符合某一接口的的实例, 生成目标类的代理对象。
2. 如果代理类没有实现 InvocationHandler 接口，那么Spring AOP会选择使用CGLIB来动态代理目标类。CGLIB（Code Generation Library），是一个代码生成的类库，可以在运行时动态的生成指定类的一个子类对象，并覆盖其中特定方法并添加增强代码，从而实现AOP。CGLIB是通过继承的方式做的动态代理，因此如果某个类被标记为final，那么它是无法使用CGLIB做动态代理的。
3. 静态代理与动态代理区别在于生成AOP代理对象的时机不同，相对来说AspectJ的静态代理方式具有更好的性能，但是AspectJ需要特定的编译器进行处理，而Spring AOP则无需特定的编译器处理。
4. AOP实现的关键在于 代理模式，AOP代理主要分为静态代理和动态代理。静态代理的代表为AspectJ；动态代理则以Spring AOP为代表。
1. AspectJ是静态代理的增强，所谓静态代理，就是AOP框架会在编译阶段生成AOP代理类，因此也称为编译时增强，他会在编译阶段将AspectJ(切面)织入到Java字节码中，运行的时候就是增强之后的AOP对象。
2. Spring AOP使用的动态代理，所谓的动态代理就是说AOP框架不会去修改字节码，而是每次运行时在内存中临时为方法生成一个AOP对象，这个AOP对象包含了目标对象的全部方法，并且在特定的切点做了增强处理，并回调原对象的方法。

3. 实现方式

1. 于注解的切面实现：在这种情况下(基于@AspectJ的实现)，涉及到的切面声明的风格与带有java5标注的普通java类一致。
2. 基于XML Schema方式的切面实现：在这种情况下，切面由常规类以及基于XML的配置实现

6. Spring的注解

1. 什么是基于Java的Spring注解配置? 给一些注解的例子
1. 基于Java的配置，允许你在少量的Java注解的帮助下，进行你的大部分Spring配置而非通过XML文件。
2. 以@Configuration 注解为例，它用来标记类可以当做一个bean的定义，被Spring IOC容器使用。
3. 另一个例子是@Bean注解，它表示此方法将要返回一个对象，作为一个bean注册进Spring应用上下文。
2. 怎样开启注解装配？
1. 注解装配在默认情况下是不开启的，为了使用注解装配，我们必须在Spring配置文件中配置 <context:annotation-config/>元素。
2. @Component：这将 java 类标记为 bean。它是任何 Spring 管理组件的通用构造型。spring 的组件扫描机制现在可以将其拾取并将其拉入应用程序环境中。
3. @Controller：这将一个类标记为 Spring Web MVC 控制器。标有它的 Bean 会自动导入到 IoC 容器中。
4. @Service：此注解是组件注解的特化。它不会对 @Component 注解提供任何其他行为。您可以在服务层类中使用 @Service 而不是 @Component，因为它以更好的方式指定了意图。
5. @Repository：这个注解是具有类似用途和功能的 @Component 注解的特化。它为 DAO 提供了额外的好处。它将 DAO 导入 IoC 容器，并使未经检查的异常有资格转换为 Spring DataAccessException。
3. @Required 注解有什么作用：这个注解表明bean的属性必须在配置的时候设置，通过一个bean定义的显式的属性值或通过自动装配，若@Required注解的bean属性未被设置，容器将抛出BeanInitializationException。
4. @Autowired 注解有什么作用：@Autowired默认是按照类型装配注入的，默认情况下它要求依赖对象必须存在（可以设置它required属性为false）。@Autowired 注解提供了更细粒度的控制，包括在何处以及如何完成自动装配。它的用法和@Required一样，修饰setter方法、构造器、属性或者具有任意名称和/或多个参数的PN方法。
5. Autowired和@Resource之间的区别
1. @Autowired可用于：构造函数、成员变量、Setter方法
2. @Autowired和@Resource之间的区别
1. @Autowired默认是按照类型装配注入的，默认情况下它要求依赖对象必须存在（可以设置它required属性为false）。
2. @Resource默认是按照名称来装配注入的，只有当找不到与名称匹配的bean才会按照类型来装配注入。
6. @Qualifier 注解有什么作用：当您创建多个相同类型的 bean 并希望仅使用属性装配其中一个 bean 时，您可以使用@Qualifier 注解和 @Autowired 通过指定应该装配哪个确切的 bean 来消除歧义。
7. @RequestMapping 注解用于将特定 HTTP 请求方法映射到将处理相应请求的控制器中的特定类/方法。此注释可应用于两个级别：
1. 类级别：映射请求的 URL
2. 方法级别：映射 URL 以及 HTTP 请求方法

7. Spring的事务管理

1. Spring支持两种类型的事务管理：实现方式
1. 编程式事务管理：这意味你通过编程的方式管理事务，给你带来极大的灵活性，但是难维护。
2. 声明式事务管理：这意味着你可以将业务代码和事务管理分离，你只需用注解和XML配置来管理事务。
2. 实现原理
1. Spring事务的本质其实就是数据库对事务的支持，没有数据库的事务支持，spring是无法提供事务功能的。真正的数据库层的事务提交和回滚是通过binlog或者redo log实现的。
3. Spring框架的事务管理有哪些优点
1. 为不同的事务API 如 JTA，JDBC，Hibernate，JPA 和JDO，提供一个不变的编程模式。
2. 为编程式事务管理提供了一套简单的API而不是一些复杂的事务API
3. 支持声明式事务管理。
4. 和Spring各种数据访问抽象层很好得集成。
4. Spring事务隔离
1. spring 有五大隔离级别，默认值为 ISOLATION_DEFAULT（使用数据库的设置），其他四个隔离级别和数据库的隔离级别一致：
1. ISOLATION_DEFAULT：用底层数据库的设置隔离级别，数据库设置的是什么我就用什么；
2. ISOLATION_READ_UNCOMMITTED：未提交读，最低隔离级别、事务未提交前，就可被其他事务读取（会出现幻读、脏读、不可重复读）；
3. ISOLATION_READ_COMMITTED：提交读，一个事务提交后才能被其他事务读取到（会造成幻读、不可重复读），SQL server 的默认级别；
4. ISOLATION_REPEATABLE_READ：可重复读，保证多次读取同一个数据时，其值都和事务开始时候的内容是一致，禁止读取到别的事务未提交的数据（会造成幻读），MySQL 的默认级别；
5. ISOLATION_SERIALIZABLE：序列化，代价最高最可靠的隔离级别，该隔离级别能防止脏读、不可重复读、幻读。
5. Spring 通过提供ORM模块，支持我们在直接JDBC之上使用一个对象/关系映射映射(ORM)工具，Spring 支持集成主流的ORM框架,如Hiberate，JDO和 iBATIS，JPA，TopLink，JDO，OJB 。Spring的事务管理同样支持以上所有ORM框架及JDBC。
6. 保证数据库代码的简洁，并能避免数据库资源错误关闭导致的问题，它在各种不同的数据库的错误信息之上，提供了一个统一的异常访问层。它还利用Spring的AOP 模块给Spring应用中的对象提供事务管理服务。
7. spring DAO 有什么用？
1. Spring DAO（数据访问对象） 使得 JDBC，Hibernate 或 JDO 这样的数据访问技术更容易以一种统一的方式工作。这使得用户容易在持久性技术之间切换。它还允许您在编写代码时，无需考虑捕获每种技术不同的异常。
8. spring JDBC API 中存在哪些类？
1. JdbcTemplate
1. JdbcTemplate 类提供了很多便利的方法解决诸如把数据库数据转变成基本数据类型或对象，执行写好的或可调用的数据库操作语句，提供自定义的数据错误处理。
2. SimpleJdbcTemplate
3. NamedParameterJdbcTemplate
4. SimpleJdbcInsert
5. SimpleJdbcCall