Sping原理

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。

Spring是一个全面的、企业应用开发一站式的解决方案，贯穿表现层、业务层、持久层。但是它仍然可以和其他的框架无缝整合。

Spring 特点

轻量级： 组件大小与开销两方面而言Spring都是轻量的。完整的Spring框架可以在一个大小只有1M多的JAR文件中发布，并且Spring所需的处理开销也是微不足道的。此外，Spring是非侵入式，典型案例，Spring应用中的对象不依赖于Spring特定的类

控制反转： Spring通过控制反转（IOC）技术实现解耦。一个对象依赖的其他对象会通过被动的方式传递进来，而不需要对象自己创建或者查找依赖。

面向切面： 支持切面（AOP）编程，并且吧应用业务逻辑和系统服务区分开。

容器： Spring包含并管理应用对象的配置和生命周期，在这个意义上它是一种容器。可以配置每个bean如何被创建、销毁，bean的作用范围是单例还是每次都生成一个新的实例，以及他们是如何相互关联。

框架集合： 将简单的组件配置，组合成为复杂的框架；应用对象被申明式组合；提供许多基础功能（事务管理、持久化框架继承），提供应用逻辑开发接口

Spring 框架优缺点

优点

• 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。

• 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。

• 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。

• 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。

• 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）。

• 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。

缺点

• Spring依赖反射，反射影响性能

• 使用门槛升高，入门Spring需要较长时间

Spring 框架中都用到了哪些设计模式

Spring 框架中使用到了大量的设计模式，下面列举了比较有代表性的：

• 代理模式—在 AOP 和 remoting 中被用的比较多。

• 单例模式—在 spring 配置文件中定义的 bean 默认为单例模式。

• 模板方法—用来解决代码重复的问题。比如. RestTemplate, JmsTemplate, JpaTempl ate。

• 前端控制器—Spring 提供了 DispatcherServlet 来对请求进行分发。

• 视图帮助(View Helper )—Spring 提供了一系列的 JSP 标签，高效宏来辅助将分散的代码整合在视图里。

• 依赖注入—贯穿于 BeanFactory / ApplicationContext 接口的核心理念。

• 工厂模式—BeanFactory 用来创建对象的实例

Spring核心组件

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：

• 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。

• 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。

• 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。

• 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。

• 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。

• 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。

• 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。

Spring 控制反转（IOC）

控制反转（IOC）概念

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。

Spring 通过一个配置文件描述 Bean 及 Bean 之间的依赖关系，利用 Java 语言的反射功能(依赖注入DI)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、 Bean 实例代理、事件发布、资源装载等高级服务。

Spring 容器高层视图

Spring 启动时读取应用程序提供的 Bean 配置信息，并在 Spring 容器中生成一份相应的 Bean 配

置注册表，然后根据这张注册表实例化 Bean，装配好 Bean 之间的依赖关系，为上层应用提供准

备就绪的运行环境。其中 Bean 缓存池为 HashMap 实现

IOC 容器实现

BeanFactory-框架基础设施

BeanFactory 是 Spring 框架的基础设施，面向 Spring 本身；

ApplicationContext 面向使用Spring 框架的开发者，几乎所有的应用场合我们都直接使用 ApplicationContext 而非底层的 BeanFactory。

• BeanDefinitionRegistry 注册表：Spring 配置文件中每一个节点元素在 Spring 容器里都通过一个 BeanDefinition 对象表示，它描述了 Bean 的配置信息。而 BeanDefinitionRegistry 接口提供了向容器手工注册BeanDefinition 对象的方法。

• BeanFactory 顶层接口：位于类结构树的顶端 ，它最主要的方法就是 getBean(String beanName)，该方法从容器中返回特定名称的 Bean，BeanFactory 的功能通过其他的接口得到不断扩展：

• ListableBeanFactory：该接口定义了访问容器中 Bean 基本信息的若干方法，如查看 Bean 的个数、获取某一类型Bean 的配置名、查看容器中是否包括某一 Bean 等方法；

• HierarchicalBeanFactory 父子级：父子级联 IoC 容器的接口，子容器可以通过接口方法访问父容器；通过HierarchicalBeanFactory 接口， Spring 的 IoC 容器可以建立父子层级关联的容器体系，子容器可以访问父容器中的 Bean，但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，展现层 Bean 位于一个子容器中，而业务层和持久层的 Bean 位于父容器中。这样，展现层 Bean 就可以引用业务层和持久层的 Bean，而业务层和持久层的 Bean 则看不到展现层的 Bean。

• ConfigurableBeanFactory：是一个重要的接口，增强了 IoC 容器的可定制性，它定义了设置类装载器、属性编辑器、容器初始化后置处理器等方法；

• AutowireCapableBeanFactory 自动装配：定义了将容器中的 Bean 按某种规则（如按名字匹配、按类型匹配等）进行自动装配的方法；

• SingletonBeanRegistry 运行期间注册单例 Bean：定义了允许在运行期间向容器注册单实例 Bean 的方法；对于单实例（ singleton）的 Bean 来说，BeanFactory 会缓存 Bean 实例，所以第二次使用 getBean() 获取 Bean 时将直接从IoC 容器的缓存中获取 Bean 实例。Spring 在 DefaultSingletonBeanRegistry 类中提供了一个用于缓存单实例 Bean 的缓存器，它是一个用 HashMap 实现的缓存器，单实例的 Bean 以beanName 为键保存在这个 HashMap 中。

• 依赖日志框架：在初始化 BeanFactory 时，必须为其提供一种日志框架，比如使用 Log4J， 即在类路径下提供 Log4J 配置文件，这样启动 Spring 容器才不会报错。

ApplicationContext 面向开发应用

ApplicationContext 由 BeanFactory 派生而来，提供了更多面向实际应用的功能。

ApplicationContext 继承了 HierarchicalBeanFactory 和 ListableBeanFactory 接口，在此基础

上，还通过多个其他的接口扩展了 BeanFactory 的功能：

• 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：让容器拥有发布应用上下文事件的功能，包括容器启动事件、关闭事件等。

• MessageSource：为应用提供 i18n 国际化消息访问的功能；

• ResourcePatternResolver ：所有 ApplicationContext 实现类都实现了类似于

• PathMatchingResourcePatternResolver：通过带前缀的 Ant 风格的资源文件路径装载 Spring 的配置文件。

• LifeCycle：该接口是 Spring 2.0 加入的，该接口提供了 start()和 stop()两个方法，主要用于控制异步处理过程。在具体使用时，该接口同时被 ApplicationContext 实现及具体Bean 实现， ApplicationContext 会将 start/stop 的信息传递给容器中所有实现了该接口的 Bean，以达到管理和控制 JMX、任务调度等目的。

• ConfigurableApplicationContext ：扩展于 ApplicationContext，它新增加了两个主要的方法：refresh()和 close()，让 ApplicationContext 具有启动、刷新和关闭应用上下文的能力。在应用上下文关闭的情况下调用 refresh()即可启动应用上下文，在已经启动的状态下，调用 refresh()则清除缓存并重新装载配置信息，而调用 close()则可关闭应用上下文。

BeanFactory 和 ApplicationContext有什么区别？

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。

依赖关系

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。

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：

• 继承MessageSource，因此支持国际化。

• 统一的资源文件访问方式。

• 提供在监听器中注册bean的事件。

• 同时加载多个配置文件。

• 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。

加载方式

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。如果Bean的某一个属性没有注入，BeanFacotry加载后，直至第一次使用调用getBean方法才会抛出异常。

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。ApplicationContext启动后预载入所有的单实例Bean，通过预载入单实例bean ,确保当你需要的时候，你就不用等待，因为它们已经创建好了。

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。

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。

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。

ApplicationContext通常的实现

• FileSystemXmlApplicationContext ：此容器从一个XML文件中加载beans的定义，XML Bean 配置文件的全路径名必须提供给它的构造函数。

• ClassPathXmlApplicationContext：此容器也从一个XML文件中加载beans的定义，这里，你需要正确设置classpath因为这个容器将在classpath里找bean配置。

• WebXmlApplicationContext：此容器加载一个XML文件，此文件定义了一个WEB应用的所有bean。

Spring的依赖注入

其主要实现方式有两种：依赖注入和依赖查找。

依赖注入： 相对于IoC而言，依赖注入(DI)更加准确地描述了IoC的设计理念。所谓依赖注入（Dependency Injection），即组件之间的依赖关系由容器在应用系统运行期来决定，也就是由容器动态地将某种依赖关系的目标对象实例注入到应用系统中的各个关联的组件之中。组件不做定位查询，只提供普通的Java方法让容器去决定依赖关系。

依赖注入的基本原则

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。

依赖注入优势

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：

• 查找定位操作与应用代码完全无关

• 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

• 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

依赖注入实现方式

依赖注入是时下最流行的IoC实现方式，依赖注入分为接口注入（Interface Injection），Setter方法注入（Setter Injection）和构造器注入（Constructor Injection）三种方式。其中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。

• 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

• 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

构造器依赖注入和 Setter方法注入的区别

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。

WebApplication 体系架构

WebApplicationContext 是专门为 Web 应用准备的，它允许从相对于 Web 根目录的路径中装载配置文件完成初始化工作。从 WebApplicationContext 中可以获得ServletContext 的引用，整个 Web 应用上下文对象将作为属性放置到 ServletContext 中，以便 Web 应用环境可以访问 Spring 应用上下文。