欢迎您访问 最编程 本站为您分享编程语言代码，编程技术文章！

热门搜索/Hot Search

您现在的位置是： 首页

深入理解Spring框架：概述、结构与关键组件详解

最编程 2024-02-23 19:11:48
...

「这是我参与11月更文挑战的第14天，活动详情查看：2021最后一次更文挑战」。

一。前言

前面两篇中，我们为学习 Spring 源码做了一些准备工作：搭建源码环境并介绍Spring IDE-STS；

本篇原本计划写一个 Spring官方教程-宠物医院的搭建，后续通过这个项目来学习 Spring源码；
现在想来，这样做就不得不含糊其辞的略过一些概念，直接抵达 Spring源码的核心；
宠物医院是一个 Spring MVC 项目，作为一个学习 Spring 框架原理的 Demo 具有一定综合性；
如果基于这个项目去分析源码，会造成对框架设计原理、架构和运行机制的遗漏和概念的模糊；
这显然不是我想看到的，更不是我写源码分析的初衷

学习 Spring 源码需要具备对 Spring 框架一定的了解和实际使用能力，这是不可逾越的；

为了能够梳理 Spring 框架的脉络和功能实现原理，也为了更好的进行分享；

我们会找一个切入点，并尽可能详细的将框架的使用和实现原理进行对照讲解；

所以，每一篇只会围绕几个类进行分析，但每个阶段的最后,我们都会有所收获；

本篇，就先简单介绍一下 Spring 的整体架构和核心实现；
网上相关的文章博客有很多，对于写代码来说基本也都是废话（也包括这一篇）；
虽然如此，我还是要争取写一篇有用的废话；

二，Spring 的诞生

提到 Spring 的诞生，就不禁要说一下使用 EJB 开发 J2EE 的年代：

  • 传统的 EJB 开发，需要按照规范实现一系列接口标准，才能在服务器环境中测试和部署；
  • JNDI 进行对象查找的代码单调且枯燥；
  • 项目中包含大量类似或重复的代码；
  • 复杂和单调的配置；

总的来说，EJB 有很多缺点:

  • 学习门槛高；
  • 开发效率低；
  • 资源消耗高；
  • 使用困难等；

就是在这样的一个环境下，Spring 的出现给复杂的 J2EE 开发带来了春天：

  • Spring 的形成源于 Rod Jahnson 的著作：

    • 《Expert One-on-One J2EE Design and Development》 书中第一次出现了Spring的一些核心思想

    • 《Expert One-on-One J2EE Development without EJB》 进一步阐述了在不使用EJB开发J2EE企业级应用的一些设计思想和具体的做法

  • 创建：由 Rod Johnson 创建，2003 年兴起；

  • 目的：解决企业应用开发的复杂性；

  • 功能：使用基本的 JavaBean 代替 EJB，并提供了更多的企业应用功能；

  • 范围：任何 Java 应用；

三。Spring 的设计目标

Spring 是一个轻量级控制反转(IoC)和面向切面(AOP)的容器框架；

轻量

  • 框架的大小和运行开销都是轻量级的；
  • Spring 是非侵入式框架：应用中的对象不依赖于 Spring 框架中的类；

控制反转

  • 通过IOC容器实现控制反转促进松耦合;
  • 将依赖关系的管理从 Java 对象中解放出来,交给IOC容器来完成，实现了对象之间的关系解耦；
  • 将原来对象-对象的关系，转化为对象-IOC容器-对象的关系；
  • 依赖对象会被动的由容器实现装载，不需要对象自己完成创建；

面向切面

  • 通过AOP，以动态和非侵入式的方式来增强服务功能；
  • 应用的业务逻辑与系统级服务相分离，提高内聚性；
  • 应用对象只需实现业务逻辑即可，无需负责其他系统级关注点，例如日志和事务支持；

容器

  • Spring 的 Bean 容器，包含并管理应用对象的配置和生命周期；
  • 如：可配置 bean 如何被创建(单例、原型及类之间的依赖关系)

框架

  • Spring 可以将简单的组件配置、组合成为复杂的应用；
    • 例如: 在 Spring 中，对象可以在一个 XML 文件中被声明式的组合；
    • 例如: 在 Spring 框架下，实现多个子框架的组合:这些子框架之间可以彼此独立，也可以使用其它的框架方案加以代替；
  • Spring 提供了很多基础功能(如:事务管理、持久化框架集成等)，而开发者只需要关注应用逻辑的开发；

以上 Spring 的特征使开发者可以编写更干净、更易于管理、且更易于测试的代码；

总之，Spring 抽象了大部分应用开发中遇到的共性问题，它的目标是为企业应用提供一站式（one-stopshop）的解决方案；

四，Spring 的生态圈

随着 Spring 的不断成熟和完善及开源社区的成长；

以 Spring 为核心的一系列开源软件产品日益丰富的；

目前, Spring 已经发展成为一个包含软件构建、开发、运行、部署整个软件生命周期的产品家族；

官网中有多个 Spring 项目：spring.io/projects 如：

  • Spring Boot
  • Spring Cloud
  • Spring Security
  • Spring Mobile
  • Spring For Android 等等

五，Spring 的整体架构

Spring 框架采用分层架构，包含一系列功能模块(约 20 个模块)：

Spring架构图

1，Core Container 核心层

Core Container 核心容器

  • 包含:Core、Beans、Context、Expression Language 模块；
  • 其中，Core 和 Beans 模块是 Spring 框架的基础部分，提供了 IOC(控制反转)和依赖注入特性；

Core模块:

  • 主要包含Spring框架基本的核心工具类,是其他组件的基础
  • Spring的其他组件都要使用到Core模块中的类

Beans模块:

  • 包含访问配置文件,创建和管理bean以及IOC/ID操作相关的所有类
  • Spring所有模块都需要依赖与Beans模块,才能正常使用

Context模块:

  • 构建于Core和Beans模块之上,提供了类似于JNDI注册器的框架式对象访问方法
  • Context模块继承了Beans模块特性,并对Spring核心提供了大量扩展
  • 添加了对国际化,事件传播,资源加载和对Context透明创建的支持
  • 同时支持J2EE特性,如EJB,JMX和基础远程处理
  • ApplicationContext接口是Context模块的关键

Expression Language 模块:

  • 提供了一个强大的表达式语言,可用于在运行时查询和操作对象
  • 该语言支持设置/获取属性值,属性的分配,方法的调用,访问数组上下文、容器和索引器、逻辑和算术运算符、命名变量以及从Spring的IOC容器中根据名称检索对象
  • 还支持 List 投影、选择和一般的list聚合

2，Data Access/Integration 数据访问层、交互层

Data Access/Integration 数据访问层、交互层，包含：

  • JDBC 模块；
  • ORM 模块；
  • OXM 模块；
  • JMS 模块；
  • Transaction 模块；

JDBC模块:

  • 提供了一个 JDBC 抽象层，消除 JDBC 冗余的编码和解析数据库厂商特有的错误代码；
  • JDBC 模块包含了 Spring 对 JDBC 数据访问进行封装的所有类；

ORM模块:

  • ORM 模块为对象-关系映射 API 提供了一个交互层；
  • 可以混合使用所有 Spring 提供的特性进行 O/R 映射，如简单声明性事务管理；
  • Spring 框架引入了若干 ORM 框架，如:JPA、JDO、Hibernate、iBatis 等；
  • 这些全部遵从与 Spring 的通用事务和 DAO 异常层次结构；

OXM模块:

  • OXM 模块提供了针对 Object/XML 映射实现的抽象层；
  • 具体实现包括：JAXB、Castor、XMLBeans、JiBX 和 XStream；

JMS模块

  • JMS模块：java Message Service，主要包含制造和消费消息的特性；

Transaction模块:

  • 支持编程和声明性事务管理；
  • 事务类必须实现特定接口，适用于所有 POJO；

3，Web

  • Web 上下文模块建立在应用上下文模块基础之上，为基于 Web 的应用程序提供上下文
  • Web 层包含了 Web、Web-Servlet、Web-Struts 和 Web-Porlet 模块；

Web 模块:

  • 提供了基础的面向 Web 的集成特性；
  • 如：多文件上传、使用servlet listeners初始化 IOC 容器；
  • 以及一个面向 Web 的应用上下文，还包含 Spring 远程支持中 Web 相关部分；

Web-Servlet模块-web.servlet.jar:

  • 该模块包含Spring的model-view-controller(MVC)实现
  • Spring MVC框架模型范围内的代码和web forms之间能清晰地实现分离,
  • 并与Spring框架其他的特性集成在一起

Web-Struts模块:

  • 提供了对Struts的支持
  • 使得类在Spring应用中能与一个典型的Struts Web层集成在一起
  • 注意:在Spring 3.0中对struts的支持为deprecated

Web-Porlet模块:

  • 提供了用于 Portlet 环境和 Web-Servlet 模块的 MVC 实现；

4，AOP

Spring 集成了 AspectJ 作为 AOP 的特定实现,
还在 JVM 动态代理/CGLIB 的基础上实现了 AOP 框架；
AOP模块，提供了一个符合 AOP 联盟标准的面向切面编程的实现；
可以定义如方法拦截器和切点,从而将逻辑代码分离,降低耦合性；

通过配置管理特性，Spring AOP 模块将面向切面的编程功能集成到 Spring 框架中，使得 Spring 框架管理的任何对象支持 AOP,能够将各种行为合并到代码中；

Spring AOP模块:

  • 为基于 Spring 的对象提供事务管理服务；

Aspects模块:

  • 提供了对 AspectJ 的集成支持；

Instrumentation模块:

  • 提供了 class instrumentation 支持和 classloader 的实现，使得可以在特定的应用服务器上使用；

5，Test

Test模块：

  • 支持使用 JUnit 和 TestNG 对 Spring 组件进行测试；

六，总结

  • IOC 容器和 AOP 是 Spring 框架的两个核心模块,也是 Spring 其他模块的基础;

  • Spring 是一个非侵入式框架,它的目标是使应用程序中的代码对框架的依赖最小化,甚至可以在没有 Spring 或其他容器的情况下运行；

  • Spring 基于 POJO 开发模式为应用提供支持，使应用开发和复杂的 J2EE 服务实现解耦，由此提升单元测试覆盖率(可测试性)，从而有效提高 Spring 应用的开发质量；

  • Spring 使代码设计风格由面向对象编程向面向接口编程转变，提高代码的重用性和可测试性；

上一篇： 搭建Spring源代码学习环境（详尽步骤）：配置gradle build脚本

下一篇： 深入理解Spring源码系列（13）： JDBC模块详解

推荐阅读