Java技术整理(5)—— Spring篇

Spring是一个全面的全面的、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 Spring 仍然可以和其他的框架无缝整合。

1、Spring的核心组件

(1)数据层: JDBC、ORM、OXM、JMS、Transations
(2)Web层: Web、Servlet、Portlet、Struts
(3)中间层: AOP、Aspects、Instrumentation
(4)核心容器: Beans、Core、Context、Expression Language
(5)测试层: Test

2、Spring IOC 原理

(1)概念: 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。

(2)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
  • 根据这张注册表实例化Bean,并将Bean实例存入Bean缓存池
  • 应用程序读取Bean缓存池中的Bean实例

(3)IOC容器实现

IOC容器依赖于BeanFactory,是Spring框架的基础程序,所以开发者操作的是ApplicationContext而非底层的BeanFactory。

Bean注册表

首先,Spring配置文件中的每一个节点元素在Spring容器中都通过一个 BeanDefinition 对象表示,它表述了 Bean 的配置信息,而BeanDefinitionRegistry 接口提供了向容器手动注册 BeanDefinition 对象的方法。

获取Bean实例对象

BeanFactory 提供的最主要方法就是getBean(String beanName)方法,调用该方法能从容器中返回一个特定名称的Bean。

访问容器中关于Bean的基本信息——ListableBeanFactory

BeanFactory 的子类 ListableBeanFactory,提供了访问容器内关于Bean 的基本信息,如Bean的个数,获取某一类型Bean的配置名、查看容器中是否包含某一Bean等方法。

父子级容器——HierarchicalBeanFactory

父子级联IOC容器实现的接口是HierarchicalBeanFactory,子容器可以通过接口方法访问父容器,由此建立的IOC级联容器体系中,子容器可以访问父容器,而父容器无法访问子容器。

Spring利用父子级联容器实现了很多功能,例如 SpringMVC中,View层的Bean位于一个子容器中,而Service层和Dao层的Bean位于父容器中,这样View层的Bean就可以引用Service层和Dao层的Bean了

拓展接口 —— ConfigurableBeanFactory

这是一个BeanFactory子类系列十分重要的接口,它增强了IOC的可定制性,它定义了设置类加载器、属性编辑器、容器初始化后置处理器等方法

自动装配——AutowireCapableBeanFactory

这个接口定义了容器中的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。

注册单例Bean——SingletonBeanRegistry

这个接口定义了允许在运行期间向容器注册单例Bean的方法。

对于单例Bean对象来说,BeanFactory会缓存Bean实例,所以第二次调用getBean()获取Bean对象时会直接从IOC容器的缓存中获取Bean实例。

Spring 在 DefaultSingletenBeanFactory 类中提供了用于缓存单例Bean 缓存器,这个缓存器使用HashMap实现,单例Bena以beanName作为key进行存储。

BeanFactory依赖日志框架

在初始化 BeanFactory 时,必须提供一种日志框架,例如使用Log4j,这样启动Spring容器时才不会报错。

BeanFactory提供给开发者的操作类——ApplicationContext

ApplicationContext 继承于 HierarchicalBeanFactory 和 ListableBeanFactory 接口,并由此拓展出其它功能接口:

  • 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,包括启动容器事件、关闭容器事件等
  • MessageSource: 为应用提供 il8n 国际化消息访问的功能
  • ResourcePatternResolver: 通过带前缀的Ant风格的资源文件路径装载Spring配置条件
  • LifeCycle: 这个接口是Spring 2.0 时加入的,提供了start 和 stop 方法,主要用来控制异步处理过程,在具体使用中,该接口会被ApplicaitonContext和Bean实例同时实现,ApplicationContext 会将 start 和 stop 状态发布给所有实现了接口的Bean,以达到管理和控制JMX、任务调度的目的
  • ConfigurableApplicationContext: 扩展了ApplicationContext,主要是新增了两个方法:refresh() 和 close(),让ApplicationContext拥有了启动、刷新、关闭应用上下文的功能。

WebApplicationContext

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。

(4)Spring Bean的作用域

Spring 3.0 定义了五种Bean的作用域:单例、原型、请求、会话、全局会话

  • singleton(单例模式,多线程不安全): Spring IOC容器只存在一个共享的 Bean 实例,无论有多少个 Bean 引用它,始终指向同一个对象,但这种模式在多线程环境下是不安全的。
  • prototype(原型模式): Spring 每一次尝试获取原型模式的Bean对象时,容器都将创建一个新的Bean提供给Spring。
  • request(请求模式): 一次HTTP请求,Spring创建一次新的Bean提供使用,其生命周期随请求状态的销毁而销毁。
  • session(会话模式): 一次Http Session 中,容器返回的是同一个实例,当重新开启一次Http Session,容器会重新创建一个Bean实例提供使用,请求结束,实例销毁。
  • global session(全局会话模式): 在一个全局Http Session中,容器返回同一个Bean实例,仅在protlet context时使用。

(5)Spring Bean的生命周期

SpringBean的生命周期:实例化 —— 属性赋值 —— 初始化 —— 销毁

实例化: 实例化一个Bean,也就是我们常说的new

属性赋值

  • IOC 依赖注入: 按照Spring Context对Bean实例进行配置
  • setBeanName的实现: 若Bean实现了BeanNameAware接口,调用setBeanName(String beanId)方法
  • setBeanFactory的实现: 若Bean实现了BeanFactoryAware接口,调用setBeanFactory(BeanFacrtory beanFactory)方法
  • setApplicationContext的实现: 若Bean实现了ApplicationContextAware接口,调用setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext)方法,可以实现设置BeanFactory方法,并比BeanFactoryAware更加优秀
  • postProcessBeforelnitialization的实现: 若Bean实现了BeanPostProcessor接口,将调用postProcessBeforelnitialization(Object obj, String s)方法,BeanPostProcessor经常用于Bean内容的修改,并且Bean初始化结束后也会调用这个方法,也可以应用于内存或缓存技术。

初始化

  • init-method: 若Bean在配置文件中定义了初始化方法,则在初始化阶段会自动调用配置的初始化方法。
  • postProcessAfterInitialization的实现: 若Bean实现了BeanPostProcessor接口,调用postProcessAfterInitialization(Object obj, String s)方法。

销毁

  • destroy 过期自动清理阶段: 当Bean不再需要时,会经历清理阶段,若 Bean 实现了 DisposableBean 接口,则调用destroy()方法进行销毁。
  • destroy-method 自配置清理: 若Bean的配置文件中设置了destroy方法时,则自动调用自定义的destroy方法

(6)Spring 依赖注入的方式

Spring 提供的依赖注入的方式:构造器注入、set方法注入、静态工厂注入、实例工厂注入

构造器注入案例

public CatDaoImpl(String message){this.message = message;
}<bean id="CatDaoImpl" class="class.CatDaoImpl"><constructor-arg value="message"></constructor-arg>
</bean>

setter方法注入

public class Id{private int id;public int getId(){return id;}public void setId(int id){this.id = id;}
}<bean id="id" class="com.Id"><property name="id" value="123"></property>
</bean>

静态工厂注入

// 对外提供的静态工厂
public class DaoFactory{public static final FactoryDao getStaticFactoryDaoImpl(){return new StaticFactoryDaoImpl;}	
}//使用静态工厂的类
public class SpringAction{//注入对象private DaoFactory staticFactoryDao;//注入对象的set方法public void setStaticFactoryDao(FactoryDao staticFactoryDao){this.staticFactoryDao = staticFactoryDao;}
}//给调用类注入静态工厂
<bean name="springAction" class="com.SpringAction"><property name="staticFactoryDao" ref="staticFatoryDao"></property>
</bean>//给静态工厂中的成员注入
<bean name="staticFatoryDao" class="com.DaoFactory" factory-method="getStaticFactoryDaoImpl"></bean>

实例工厂注入

//创建一个实例工厂
public class DaoFactory{public DaoFactory getFactoryDaoImpl(){return new FactoryDaoImpl();	}
}//调用类使用实例工厂
public class SpringAction{private DaoFactory daoFactory;public void setDaoFactory(DaoFactory daoFactory){this.daoFactory = daoFactory;}
}//为调用类注入实例工厂Bean对象
<bean name="springAction" class="SpringAction"><property name="daoFactory" ref="daoFactory"></property>
</bean>//管理实例工厂,先声明注入的类,再配置实例工厂的成员
<bean name="daoFactory" class="com.DaoFactory"></bean>
<bean name="factoryDao" factory-bean="daoFactory" factory-method="getFactoryDaoImpl"></bean>

(7)自动装配的实现方式

Spring装配包括手动装配和自动装配,手动装配是基于 xml 装配、构造方法、setter方法等。

自动装配一共有5种实现方式:

  • no: 默认不自动装配,通过显式的 ref 属性进行装配
  • byName: 通过参数名自动装配,Spring在配置文件中检测到Autowired属性被设置为byName,容器自动按照beanName进行注入
  • byType: 通过参数类型自动装配,Spring在配置文件中检测到Autowired属性被设置为byType,容器自动按照type进行注入,若有多个匹配对象,则抛出错误
  • constructor: 类似于byType,但必须提供构造器参数,若没有确定参数的构造器参数类型,则抛出异常
  • autodetect: 首先尝试使用 构造器参数 装配,若无法工作则使用byType方式

3、Spring AOP 的原理

(1)概念: AOP是一种“横切”技术,将多个类的公共模块抽取到一个模块中,并将其命名为**“Aspect”**,即切面。
(2)AOP的两个部分: 核心关注点、横切关注点

  • 核心关注点: 业务处理的主要流程
  • 横切关注点: 一切与业务代码无相关的代码

(3)AOP的应用场景:

  • 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

(4)AOP的核心概念:

  • 切面(Aspect): 类是对物体特征的抽象,切面是对横切关注点的抽象
  • 横切关注点: 对哪些对象进行拦截、如何处理,这些关注点都是横切关注点
  • 连接点(JoinPoint): 被拦截到的点,因为Spirng只支持方法类型的连接点,所以Spirng中连接点就是被拦截方法,实际上连接点还可以是字段、构造方法
  • 切入点(PointCut): 对连接点进行拦截的定义
  • 通知(Advice): 所谓的通知就是拦截到连接点后要执行的代码,分为前置、后置、异常、最终、环绕通知等类型
  • 目标对象: 代理的目标对象
  • 织入(weave): 将切面应用到目标对象并导致代理对象创建的过程
  • 引入(introduction): 不修改代码的前提下,引入可以在运行期为类动态地添加一些方法或字段

(5)AOP的代理方式

Spring 提供了两种AOP的代理方式:JDK接口动态代理、CGLib动态代理

JDK接口动态代理:

  • 被代理类实现InvocationHandler,通过实现该接口定义横切逻辑,并通过反射机制调用目标类的代码,动态地将横切逻辑和业务逻辑编织在一起
  • 代理类通过InvocationHandler接口动态创建一个实例,生成目标类的代理对象

GCLib动态代理:

GCLib的全称是Code Generation Library,是一个高性能、高质量的代码生成类库,可以在运行期间动态扩展Java类和实现Java接口,CGLib封装了ASM,可以在运行期间生成新的class,对比JDK动态代理,CGLib可以动态代理未实现接口的类。

(6)AOP的实现原理

@Aspect
public class TransactionDemo {@Pointcut(value="execution(* com.yangxin.core.service.*.*.*(..))") public void point(){}@Before(value="point()")public void before(){System.out.println("transaction begin");}@AfterReturning(value = "point()")public void after(){System.out.println("transaction commit");}@Around("point()")public void around(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable{ System.out.println("transaction begin");joinPoint.proceed();System.out.println("transaction commit");}
}

4、Spring MVC 的原理

MVC指的是Modal(模型),View(视图),Controller(控制器),Spring MVC框架是围绕 DispatcherServlet 而设计的,这个Servlet会将请求分发到各个控制器,并支持可配置的处理器映射、视图渲染、本地化、时区与主题渲染等,甚至还能支持文件上传。

(1)浏览器请求的全过程:

  • 浏览器发送HTTP请求,DispatcherServlet接收
  • DispatcherServlet轮询处理器,通过HandlerMapping进行查找适用的Controller
  • 当HandlerMapping查找到处理器后,DispatcherServlet调用处理器,将请求发送给Controller
  • Controller调用Service层业务逻辑,获取返回值后分发到ModalAndView对象
  • DispatcherServlet监听ModalAndView响应结果
  • DispatcherServlet得到结果后分发给Model对象,并轮询视图映射ViewResolver,查找到指定的视图
  • Modal将结果反应到视图,View向浏览器发送响应体

(2)MVC常用注解

组件注解: @Controller、@RestController、@Component、@Repository、@Service
请求注解: @RequestMapping、@Autowired、@PathVariable、@RequestParam、@RequestHeader


5、MyBatis缓存

MyBatis拥有两级缓存,默认情况下开启一级缓存,二级缓存由开发者手动开启。

一级缓存是会话级别的缓存,当同一会话调用同一个SQL时,优先从缓存中读取数据。
二级缓存是映射级别的缓存,不同的SQL会话可以共享该缓存

(1)一级缓存的原理

当用户线程第一次发出查询sql,sql的查询结果会写入到sqlSession的一级缓存中,缓存使用的是Map结构,其中key = mapperID + offset + limit + SQL + 所有入参,value = 用户信息,当同一个sqlSession再次发出同一个sql请求,就从缓存中取出数据,若两次查询中间发生更新操作,则本sqlSession中的一级缓存区域全部清空,所以第二次请求会从数据库中查询,并写入到新的缓存中去。

(2)二级缓存的原理

二级缓存的范围是mapper同命名空间的mapper,mapper以命名空间为单位创建缓存数据结构,结构是 map,通过 CacheExecutor 实现的。

CacheExecutor是Executor的代理对象,所有的查询操作,在CacheExecutor都会先查询缓存,再查询数据库。

(3)如何配置二级缓存

  • MyBatis 全局配置中启用二级缓存配置
  • 对应的mapper配置cache节点
  • 对应的select查询节点添加useCache=true

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