Spring核心技术详解

一、Sring简介

Spring是一个分层的Java SE/EE应用一站式的轻量级开源框架。Spring核心是IOC和AOP。 
Spring主要优点包括：

• 方便解耦，简化开发，通过Spring提供的IoC容器，我们可以将对象之间的依赖关系交由Spring进行控制，避免硬编码造成的程序耦合度高。
• AOP编程的支持，通过Spring提供的AOP功能，方便进行面向切面编程。
• 声明式事务的支持，在Spring中，我们可以从单调烦闷的事务管理代码中解脱出来，通过声明式方式灵活地进行事务的管理，提高开发效率和质量。
• 方便程序的测试，可以用非容器依赖的编程方式进行几乎所有的测试工作。
• 方便集成各种优秀框架，Spring提供了对各种优秀框架的直接支持。

二、Spring体系结构

如下图所示，整个spring框架按其所属功能可以划分为五个主要模块，这五个模块几乎为企业应用提供了所需的一切，从持久层、业务层到表现层都拥有相应的支持，这就是为什么称Spring是一站式框架的原因。 

核心模块(Core Container)

　　Spring的核心模块实现了IoC的功能，它将类和类之间的依赖从代码中脱离出来，用配置的方式进行依赖关系描述。由IoC容器负责类的创建，管理，获取等。BeanFactory接口是Spring框架的核心接口，实现了容器很多核心的功能。

　　Context模块构建于核心模块之上，扩展了BeanFactory的功能，包括国际化，资源加载，邮件服务，任务调度等多项功能。ApplicationContext是Context模块的核心接口。

　　表达式语言(Expression Language)是统一表达式语言(EL)的一个扩展，支持设置和获取对象属性，调用对象方法，操作数组、集合等。使用它可以很方便的通过表达式和Spring IoC容器进行交互。

AOP模块

Spring AOP模块提供了满足AOP Alliance规范的实现，还整合了AspectJ这种AOP语言级的框架。通过AOP能降低耦合。

数据访问集成模块（Data Access/Integration ）

该模块包括了JDBC、ORM、OXM、JMS和事务管理：

• 事务模块：该模块用于Spring管理事务，只要是Spring管理对象都能得到Spring管理事务的好处，无需在代码中进行事务控制了，而且支持编程和声明性的事务管理。
• JDBC模块：提供了一个JBDC的样例模板，使用这些模板能消除传统冗长的JDBC编码还有必须的事务控制，而且能享受到Spring管理事务的好处。
• ORM模块：提供与流行的“对象-关系”映射框架的无缝集成，包括hibernate、JPA、MyBatis等。而且可以使用Spring事务管理，无需额外控制事务。
• OXM模块：提供了一个对Object/XML映射实现，将Java对象映射成XML数据，或者将XML数据映射成java对象，Object/XML映射实现包括JAXB、Castor、XMLBeans和XStream。
• JMS模块：用于JMS(Java Messaging Service)，提供一套“消息生产者、消息消费者”模板用于更加简单的使用JMS，JMS用于在两个应用程序之间，或分布式系统中发送消息，进行异步通信。

Web模块

该模块建立在ApplicationContext模块之上，提供了Web应用的功能，如文件上传、FreeMarker等。Spring可以整合Struts2等MVC框架。此外，Spring自己提供了MVC框架Spring MVC。

测试模块

Spring可以用非容器依赖的编程方式进行几乎所有的测试工作，支持JUnit和TestNG等测试框架。

三、初识Ioc与DI

我们首先来讲解一下IoC的概念。IoC(控制反转:Inverse of Control)是Spring容器的核心，但是IoC这个概念却比较晦涩，让人不太容易望文生义。

1、IoC控制反转和DI依赖注入

　　传统程序设计中，我

     User user=new User();
     user.setName("jack");

• 使用接口注入

// 将调用类所有依赖注入的方法抽取到接口中，调用类通过实现该接口提供相应的注入方法

public interface Dao{
    public void delete(String name);
} 

public class DapIml implements Dao{
    private String name;
    public void delete(String name){
        this.name=name;
    }
}

通过容器完成依赖关系的注入

上面的注入方式都需要我们手动的进行注入，如果有一个第三方容器能帮助我们完成类的实例化，以及依赖关系的装配，那么我们只需要专注于业务逻辑的开发即可。Spring就是这样的容器，它通过配置文件或注解描述类和类之间的依赖关系，自动完成类的初始化和依赖注入的工作。

3、Spring的IoC例子

(1) 创建工程，导入jar包

这里我们只是做IoC的操作，所以只需要导入核心模块里的jar包，beans、core、context、expression等。因为spring中并没有日志相关的jar包，所以我们还需要导入log4j和commons-logging。

(2) 创建一个类

public class User {
    public void add(){
        System.out.println("add.....");
    }
}

(3) 创建一个xml配置文件

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
                        http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd"> 

    //配置要创建的类  
    <bean id="user" class="com.cad.domain.User"/>        
</beans>

(4) 进行测试

//这只是用来测试的代码，后期不会这么写
public class Test {

    @org.junit.Test
    public void test(){
        //加载配置文件
        ApplicationContext context=new ClassPathXmlApplicationContext("bean.xml");
        //获取对象
        User user=(User) context.getBean("user");
        System.out.println(user);
        //调用方法
        user.add();
    }
}

在容器启动时，Spring会根据配置文件的描述信息，自动实例化Bean并完成依赖关系的装配，从容器中即可获得Bean实例，就可以直接使用。Spring为什么仅凭一个简单的配置文件，就能神奇的实例化并配置好程序使用的Bean呢？答案是通过 Java的反射技术。

4、Spring的DI例子

我们的service层总是用到dao层，以前我们总是在Service层new出dao对象，现在我们使用依赖注入的方式向Service层注入dao层。

// UserDao
public class UserDao {
    public void add(){
        System.out.println("dao.....");
    }
}

// UserService
public class UserService {
    UserDao userdao;
    public void setUserdao(UserDao userdao){
        this.userdao=userdao;
    }

    public void add(){
        System.out.println("service.......");
        userdao.add();
    }
}

-------------------------------分割线--------------------------

// 配置文件
<bean id="userdao" class="com.cad.domain.UserDao"></bean> 
//这样在实例化service的时候，同时装配了dao对象，实现了依赖注入
<bean id="userservice" class="com.cad.domain.UserService">
    //ref为dao的id值
    <property name="userdao" ref="userdao"></property>
</bean>

四、Spring资源访问神器——Resource接口

JDK提供的访问资源的类(如java.NET.URL,File)等并不能很好很方便的满足各种底层资源的访问需求。Spring设计了一个Resource接口，为应用提供了更强的访问底层资源的能力，该接口拥有对应不同资源类型的实现类。

1、Resource接口的主要方法

• boolean exists()：资源是否存在
• boolean isOpen()：资源是否打开
• URL getURL()：返回对应资源的URL
• File getFile()：返回对应的文件对象
• InputStream getInputStream()：返回对应资源的输入流

Resource在Spring框架中起着不可或缺的作用，Spring框架使用Resource装载各种资源，包括配置文件资源，国际化属性资源等。

2、Resource接口的具体实现类

• ByteArrayResource：二进制数组表示的资源
• ClassPathResource：类路径下的资源 ，资源以相对于类路径的方式表示
• FileSystemResource：文件系统资源，资源以文件系统路径方式表示，如d:/a/b.txt
• InputStreamResource：对应一个InputStream的资源
• ServletContextResource：为访问容器上下文中的资源而设计的类。负责以相对于web应用根目录的路径加载资源
• UrlResource：封装了java.net.URL。用户能够访问任何可以通过URL表示的资源，如Http资源，Ftp资源等

3、Spring的资源加载机制

为了访问不同类型的资源，必须使用相应的Resource实现类，这是比较麻烦的。Spring提供了一个强大的加载资源的机制，仅通过资源地址的特殊标识就可以加载相应的资源。首先，我们了解一下Spring支持哪些资源类型的地址前缀:

• classpath：例如classpath:com/cad/domain/bean.xml。从类路径中加载资源
• file：例如 file:com/cad/domain/bean.xml.使用UrlResource从文件系统目录中加载资源。
• http：// 例如http://www.baidu.com/resource/bean.xml 使用UrlResource从web服务器加载资源
• ftp：// 例如frp://10.22.10.11/bean.xml 使用UrlResource从ftp服务器加载资源

Spring定义了一套资源加载的接口。ResourceLoader接口仅有一个getResource(String location)的方法，可以根据资源地址加载文件资源。资源地址仅支持带资源类型前缀的地址，不支持Ant风格的资源路径表达式。ResourcePatternResolver扩展ResourceLoader接口，定义新的接口方法getResources(String locationPattern)，该方法支持带资源类型前缀以及Ant风格的资源路径的表达式。PathMatchingResourcePatternResolver是Spring提供的标准实现类。

4、例子

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ResourceLoader resloLoader = new DefaultResourceLoader();
        Resource res = resloLoader.getResource("https://www.baidu.com/");
        System.out.println(res instanceof UrlResource); // true
        BufferedReader bf = new BufferedReader(new InputStreamReader(res.getInputStream()));
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        String temp = null;
        while ((temp = bf.readLine())!= null) {
            sb.append(temp);
        }
        System.out.println(sb.toString());

        System.out.println("
-----------------------------
");
        res = resloLoader.getResource("classpath:test.txt");
        bf = new BufferedReader(new InputStreamReader(res.getInputStream()));
        sb = new StringBuilder();
        temp = null;
        while ((temp = bf.readLine())!= null) {
            sb.append(temp);
        }
        System.out.println(sb.toString());

        System.out.println("
-----------------------------
");
        res = resloLoader.getResource("file:C:\Users\ricco\Desktop\test\test.txt");
        bf = new BufferedReader(new InputStreamReader(res.getInputStream()));
        sb = new StringBuilder();
        temp = null;
        while ((temp = bf.readLine())!= null) {
            sb.append(temp);
        }
        System.out.println(sb.toString());
    }
}

五、Spring的Ioc容器详解

1、BeanFactory

　　BeanFactory是一个类工厂，和传统的类工厂不同，传统的类工厂仅负责构造一个类或几个类的实例；而BeanFactory可以创建并管理各种类的对象，Spring称这些被创建和管理的Java对象为Bean。

　　BeanFactory是一个接口，Spring为BeanFactory提供了多种实现，最常用的就是XmlBeanFactory。其中，BeanFactory接口最主要的方法就是getBean(String beanName)，该方法从容器中返回指定名称的Bean。此外，BeanFactory接口的功能可以通过实现它的接口进行扩展(比如ApplicationContext)。看下面的示例：

//我们使用Spring配置文件为User类提供配置信息，然后通过BeanFactory装载配置文件，启动Spring IoC容器。 
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
    http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

<bean id="user" class="com.cad.domain.User"></bean>   
</beans>
// 我们通过XmlBeanFactory实现类启动Spring IoC容器 
public class Test {
    @org.junit.Test
    public void test(){ 
        //获取配置文件
        ResourcePatternResolver  resolver=new PathMatchingResourcePatternResolver(); 
        Resource rs=resolver.getResource("classpath:bean.xml");

        //加载配置文件并启动IoC容器
        BeanFactory bf=new XmlBeanFactory(rs);

        //从容器中获取Bean对象
        User user=(User) bf.getBean("user");

        user.speak();
    }
}

XmlBeanFactory装载Spring配置文件并启动IoC容器，通过BeanFactory启动IoC容器时，并不会初始化配置文件中定义的Bean，初始化创建动作在第一个调用时。在初始化BeanFactory，必须提供一种日志框架，我们使用Log4J。

2、ApplicationContext

ApplicationContext由BeanFactory派生而来，提供了更多面向实际应用的功能。在BeanFactory中，很多功能需要编程方式来实现，而ApplicationContext中可以通过配置的方式来实现。ApplicationContext的主要实现类是ClassPathXmlApplicationContext和FileSystemXmlApplicationContext，前者默认从类路径加载配置文件，后者默认从文件系统中加载配置文件，如下所示：

// 和BeanFactory初始化相似，ApplicationContext初始化也很简单
ApplicationContext ac=new ClassPathXmlApplicationContext("bean.xml");

ApplicationContext的初始化和BeanFactory初始化有一个重大的区别，BeanFactory初始化容器时并未初始化Bean，只有第一次访问Bean时才创建；而ApplicationContext则在初始化时就实例化所有的单实例的Bean。因此，ApplicationContext的初始化时间会稍长一点。

3、WebApplicationContext

WebApplicationContext是专门为Web应用准备的，它允许以相对于Web根目录的路径中加载配置文件完成初始化工作。从WebApplicationContext中可以获取ServletContext的引用，整个WebApplicationContext对象作为属性放置到ServletContext中，以便Web应用环境中可以访问Spring应用上下文。ConfigurableWebApplicationContext扩展了WebApplicationContext,允许通过配置方式实例化WebApplicationContext，定义了两个重要方法。

• setServletContext(ServletContext servletcontext)：为Spring设置ServletContext
• setConfigLocation(String[] configLocations)：设置Spring配置文件地址。

WebApplicationContext初始化的时机和方式是：利用Spring提供的ContextLoaderListener监听器去监听ServletContext对象的创建，当ServletContext对象创建时，创建并初始化WebApplicationContext对象。因此，我们只需要在web.xml配置监听器即可。

<!-- 利用Spring提供的ContextLoaderListener监听器去监听ServletContext对象的创建，并初始化WebApplicationContext对象 -->
    <listener>
        <listener-class>org.springframework.web.context.ContextLoaderListener</listener-class>
    </listener>

    <!-- Context Configuration locations for Spring XML files(默认查找/WEB-INF/applicationContext.xml) -->
    <context-param>
        <param-name>contextConfigLocation</param-name>
        <param-value>classpath:applicationContext.xml</param-value>
    </context-param>

4、BeanFactory、ApplicationContext和WebApplicationContext的联系与区别

Spring通过一个配置文件描述Bean与Bean之间的依赖关系，通过Java语言的反射技术能实例化Bean并建立Bean之间的依赖关系。Spring的IoC容器在完成这些底层工作的基础上，还提供了bean实例缓存、生命周期管理、事件发布，资源装载等高级服务。

　　BeanFactory是Spring最核心的接口，提供了高级IoC的配置机制。ApplicationContext建立在BeanFactory的基础上，是BeanFactory的子接口，提供了更多面向应用的功能。我们一般称BeanFactory为IoC容器，ApplicationContext为应用上下文，也称为Spring容器。WebApplicationContext是专门为Web应用准备的，它允许以相对于Web根目录的路径中加载配置文件完成初始化工作，是ApplicationContext接口的子接口。

　　BeanFactory是Spring框架的基础，面向Spring本身；ApplicationContext面向使用Spring框架的开发者，几乎所有的应用我们都直接使用ApplicationContext而非底层的BeanFactory；WebApplicationContext是专门用于Web应用。

5、父子容器

　　通过HierarchicalBeanFactory接口，Spring的IoC容器可以建立父子层级关联的体系：子容器可以访问父容器的Bean，父容器不能访问子容器的Bean。

　　Spring使用父子容器实现了很多功能，比如在Spring MVC中，控制器Bean位于子容器中，业务层和持久层Bean位于父容器中。但即使这样，控制器Bean也可以引用持久层和业务层的Bean，而业务层和持久层就看不到控制器Bean。