Spring框架的原理解析

Spring 是一个开源框架，是为了解决企业应用程序开发复杂性而创建的。框架的主要优势之一就是其分层架构，分层架构允许你选择使用哪一个组件，同时为 J2EE 应用程序开发提供集成的框架。

Spring 框架

Spring 框架是一个分层架构，由 7 个定义良好的模块组成。Spring 模块构建在核心容器之上，核心容器定义了创建、配置和管理 bean 的方式，如图 1 所示。

图 1. Spring 框架的 7 个模块

组成 Spring 框架的每个模块(或组件)都可以单独存在，或者与其他一个或多个模块联合实现。每个模块的功能如下：

核心容器：核心容器提供 Spring 框架的基本功能。核心容器的主要组件是 BeanFactory，它是工厂模式的实现。BeanFactory 使用控制反转 (IOC) 模式将应用程序的配置和依赖性规范与实际的应用程序代码分开。

Spring 上下文：Spring 上下文是一个配置文件，向 Spring 框架提供上下文信息。Spring 上下文包括企业服务，例如 JNDI、EJB、电子邮件、国际化、校验和调度功能。

Spring AOP：通过配置管理特性，Spring AOP 模块直接将面向方面的编程功能集成到了 Spring 框架中。所以，可以很容易地使 Spring 框架管理的任何对象支持 AOP。Spring AOP 模块为基于 Spring 的应用程序中的对象提供了事务管理服务。通过使用 Spring AOP，不用依赖 EJB 组件，就可以将声明性事务管理集成到应用程序中。

Spring DAO：JDBC DAO 抽象层提供了有意义的异常层次结构，可用该结构来管理异常处理和不同数据库供应商抛出的错误消息。异常层次结构简化了错误处理，并且极大地降低了需要编写的异常代码数量(例如打开和关闭连接)。Spring DAO 的面向 JDBC 的异常遵从通用的 DAO 异常层次结构。

Spring ORM：Spring 框架插入了若干个 ORM 框架，从而提供了 ORM 的对象关系工具，其中包括 JDO、Hibernate 和 iBatis SQL Map。所有这些都遵从 Spring 的通用事务和 DAO 异常层次结构。

Spring Web 模块：Web 上下文模块建立在应用程序上下文模块之上，为基于 Web 的应用程序提供了上下文。所以，Spring 框架支持与 Jakarta Struts 的集成。Web 模块还简化了处理多部分请求以及将请求参数绑定到域对象的工作。

Spring MVC 框架：MVC 框架是一个全功能的构建 Web 应用程序的 MVC 实现。通过策略接口，MVC 框架变成为高度可配置的，MVC 容纳了大量视图技术，其中包括 JSP、Velocity、Tiles、iText 和 POI。

Spring 框架的功能可以用在任何 J2EE 服务器中，大多数功能也适用于不受管理的环境。Spring 的核心要点是：支持不绑定到特定 J2EE 服务的可重用业务和数据访问对象。毫无疑问，这样的对象可以在不同 J2EE 环境 (Web 或 EJB)、独立应用程序、测试环境之间重用。

IOC 和 AOP

控制反转模式(也称作依赖性介入)的基本概念是：不创建对象，但是描述创建它们的方式。在代码中不直接与对象和服务连接，但在配置文件中描述哪一个组件需要哪一项服务。容器 (在 Spring 框架中是 IOC 容器) 负责将这些联系在一起。

在典型的 IOC 场景中，容器创建了所有对象，并设置必要的属性将它们连接在一起，决定什么时间调用方法。下表列出了 IOC 的一个实现模式。

类型 1：服务需要实现专门的接口，通过接口，由对象提供这些服务，可以从对象查询依赖性(例如，需要的附加服务)

类型 2：通过 JavaBean 的属性(例如 setter 方法)分配依赖性

类型 3：依赖性以构造函数的形式提供，不以 JavaBean 属性的形式公开

Spring 框架的 IOC 容器采用类型 2 和类型3 实现。

面向方面的编程

面向方面的编程，即 AOP，是一种编程技术，它允许程序员对横切关注点或横切典型的职责分界线的行为(例如日志和事务管理)进行模块化。AOP 的核心构造是方面，它将那些影响多个类的行为封装到可重用的模块中。

AOP 和 IOC 是补充性的技术，它们都运用模块化方式解决企业应用程序开发中的复杂问题。在典型的面向对象开发方式中，可能要将日志记录语句放在所有方法和 Java 类中才能实现日志功能。在 AOP 方式中，可以反过来将日志服务模块化，并以声明的方式将它们应用到需要日志的组件上。当然，优势就是 Java 类不需要知道日志服务的存在，也不需要考虑相关的代码。所以，用 Spring AOP 编写的应用程序代码是松散耦合的。

AOP 的功能完全集成到了 Spring 事务管理、日志和其他各种特性的上下文中。

IOC 容器

Spring 设计的核心是 org.springframework.beans 包，它的设计目标是与 JavaBean 组件一起使用。这个包通常不是由用户直接使用，而是由服务器将其用作其他多数功能的底层中介。下一个最高级抽象是 BeanFactory 接口，它是工厂设计模式的实现，允许通过名称创建和检索对象。BeanFactory也可以管理对象之间的关系。

BeanFactory 支持两个对象模型。

单态 模型提供了具有特定名称的对象的共享实例，可以在查询时对其进行检索。Singleton 是默认的也是最常用的对象模型。对于无状态服务对象很理想。

原型 模型确保每次检索都会创建单独的对象。在每个用户都需要自己的对象时，原型模型最适合。

bean 工厂的概念是 Spring 作为 IOC 容器的基础。IOC 将处理事情的责任从应用程序代码转移到框架。正如我将在下一个示例中演示的那样，Spring 框架使用 JavaBean 属性和配置数据来指出必须设置的依赖关系。

BeanFactory 接口

因为 org.springframework.beans.factory.BeanFactory 是一个简单接口，所以可以针对各种底层存储方法实现。最常用的 BeanFactory 定义是 XmlBeanFactory，它根据 XML 文件中的定义装入 bean，如清单 1 所示。

清单 1. XmlBeanFactory

BeanFactory factory = new XMLBeanFactory(new FileInputSteam("mybean.xml"));

在 XML 文件中定义的 Bean 是被消极加载的，这意味在需要 bean 之前，bean 本身不会被初始化。要从 BeanFactory 检索 bean，只需调用 getBean() 方法，传入将要检索的 bean 的名称即可，如清单 2 所示。

清单 2. getBean()

MyBean mybean = (MyBean) factory.getBean("mybean");

每个 bean 的定义都可以是 POJO (用类名和 JavaBean 初始化属性定义) 或 FactoryBean。FactoryBean 接口为使用 Spring 框架构建的应用程序添加了一个间接的级别。

IOC 示例

理解控制反转最简单的方式就是看它的实际应用。在对由三部分组成的 Spring 系列 的第 1 部分进行总结时，我使用了一个示例，演示了如何通过 Spring IOC 容器注入应用程序的依赖关系(而不是将它们构建进来)。

我用开启在线信用帐户的用例作为起点。对于该实现，开启信用帐户要求用户与以下服务进行交互：

信用级别评定服务，查询用户的信用历史信息。

远程信息链接服务，插入客户信息，将客户信息与信用卡和银行信息连接起来，以进行自动借记(如果需要的话)。

电子邮件服务，向用户发送有关信用卡状态的电子邮件。

三个接口

对于这个示例，我假设服务已经存在，理想的情况是用松散耦合的方式把它们集成在一起。以下清单显示了三个服务的应用程序接口。

清单 3. CreditRatingInterface

public interface CreditRatingInterface {
 public boolean getUserCreditHistoryInformation(ICustomer iCustomer);
}

清单 3 所示的信用级别评定接口提供了信用历史信息。它需要一个包含客户信息的 Customer 对象。该接口的实现是由 CreditRating 类提供的。

清单 4. CreditLinkingInterface

public interface CreditLinkingInterface {
public String getUrl();
 public void setUrl(String url);
 public void linkCreditBankAccount() throws Exception ;
}

信用链接接口将信用历史信息与银行信息(如果需要的话)连接在一起，并插入用户的信用卡信息。信用链接接口是一个远程服务，它的查询是通过 getUrl() 方法进行的。URL 由 Spring 框架的 bean 配置机制设置，我稍后会讨论它。该接口的实现是由 CreditLinking 类提供的。

清单 5. EmailInterface

public interface EmailInterface {
 public void sendEmail(ICustomer iCustomer);
 public String getFromEmail();
 public void setFromEmail(String fromEmail) ;
 public String getPassword();
 public void setPassword(String password) ;
 public String getSmtpHost() ;
 public void setSmtpHost(String smtpHost);
 public String getUserId() ;
 public void setUserId(String userId);
 }

EmailInterface 负责向客户发送关于客户信用卡状态的电子邮件。邮件配置参数(例如 SMPT 主机、用户名、口令)由前面提到的 bean 配置机制设置。Email 类提供了该接口的实现。

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