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spring

2025/2/24 记录 Java Spring Spring Boot

Spring Framework

IOC

IoC 是 Inversion of Control 的简写，译为“控制反转”，它不是一门技术，而是一种设计思想，是一个重要的面向对象编程法则，能够指导我们如何设计出松耦合、更优良的程序。

Spring 通过 IoC 容器来管理所有 Java 对象的实例化和初始化，控制对象与对象之间的依赖关系。我们将由 IoC 容器管理的 Java 对象称为 Spring Bean，它与使用关键字 new 创建的 Java 对象没有任何区别。Bean管理说的是：Bean对象的创建，以及Bean对象中属性的赋值（或者叫做Bean对象之间关系的维护）。

IoC 容器是 Spring 框架中最重要的核心组件之一，它贯穿了 Spring 从诞生到成长的整个过程。

  • 控制反转是一种思想。

  • 控制反转是为了降低程序耦合度，提高程序扩展力。

  • 控制反转，反转的是什么？

    • 将对象的创建权利交出去，交给第三方容器负责。
    • 将对象和对象之间关系的维护权交出去，交给第三方容器负责。

  • 控制反转这种思想如何实现呢？

    • DI（Dependency Injection）：依赖注入

依赖注入

依赖注入常见的实现方式包括两种：

  • 构造器注入
  • Setter 注入

Spring IoC 容器

Spring 的 IoC 容器就是 IoC思想的一个落地的产品实现。IoC容器中管理的组件也叫做 bean。在创建 bean 之前，首先需要创建IoC 容器。Spring 提供了IoC 容器的两种实现方式：

  • BeanFactory
  • ApplicationContext

BeanFactory 是 Spring 框架的基础设施，面向 Spring 本身，是 Spring 框架的基础接口，不提供完整的 IoC 功能，但是 Spring 框架中的其他组件都是以 BeanFactory 为基础构建的。

ApplicationContext 是 BeanFactory 的子接口，提供了更多的高级特性，它是 Spring 框架的一个更高级的容器，它除了提供 IoC 容器的基本功能外，还提供了事件传播、国际化信息绑定等功能。

ApplicationContext的实现类有：

  • ClassPathXmlApplicationContext：从类路径下加载配置文件
  • FileSystemXmlApplicationContext：从文件系统中加载配置文件
  • XmlWebApplicationContext：在 Web 应用中加载配置文件
  • AnnotationConfigApplicationContext：基于注解的配置类加载容器

Bean 的生命周期

Spring 容器管理 Bean 的生命周期，Spring 容器负责创建 Bean 实例，Spring 容器负责 Bean 的初始化和销毁。

Bean 的生命周期包括以下阶段：

  • 实例化 Bean：容器根据配置文件中的信息创建 Bean 实例。
  • 设置对象属性：容器在创建 Bean 的时候，会通过 set 方法设置 Bean 的属性值。
  • Bean 的后置处理器：容器会调用 Bean 的后置处理器方法。（postProcessBeforeInitialization）
  • Bean 的初始化：容器会调用 Bean 的初始化方法。
  • Bean 的后置处理器：容器会再次调用 Bean 的后置处理器方法。（postProcessAfterInitialization）
  • Bean 的销毁：容器会调用 Bean 的销毁方法。

Bean 的作用域

Bean 的作用域是指 Bean 实例的作用范围，Spring 容器支持以下几种作用域：

  • singleton：单例模式，一个 Bean 容器只有一个实例。
  • prototype：原型模式，每次从容器中获取 Bean 时，都会创建一个新的实例。
  • request：每次 HTTP 请求都会创建一个新的 Bean 实例。
  • session：每次 HTTP Session 都会创建一个新的 Bean 实例。
  • global-session：全局 Session 作用域，仅在基于 Servlet 的 Web 应用中有效。
  • application：全局作用域，整个应用中只有一个实例。
  • websocket：WebSocket 作用域，仅在基于 WebSocket 的 Web 应用中有效。
  • custom：自定义作用域。

AOP

AOP（Aspect Oriented Programming）是一种设计思想，是软件设计领域中的面向切面编程，它是面向对象编程的一种补充和完善，它以通过预编译方式和运行期动态代理方式实现，在不修改源代码的情况下，给程序动态统一添加额外功能的一种技术。利用AOP可以对业务逻辑的各个部分进行隔离，从而使得业务逻辑各部分之间的耦合度降低，提高程序的可重用性，同时提高了开发的效率。

AOP 的术语

  • Aspect：切面，是一个类，它包含了一些方法，这些方法可以在切入点之前或之后执行。
  • Joinpoint：连接点，是程序执行过程中的一个点，比如方法的调用或异常的处理。
  • Pointcut：切入点，是一组连接点的集合，可以通过表达式来描述。
  • Advice：通知，是切面在连接点执行的动作。
  • Introduction：引介，是一种特殊的通知，它向现有的类添加新方法和属性。
  • Target：目标对象，是被一个或多个切面所通知的对象。
  • Weaving：织入，是把切面连接到目标对象并创建新的代理对象的过程。
  • Proxy：代理，是一个对象，它通过连接到目标对象的方式间接控制对目标对象的访问。

AOP 的实现方式

  • 代理对象有接口：JDK 动态代理
  • 代理对象没有接口：CGLIB 动态代理

Resources

Spring用于访问资源的接口是 org.springframework.core.io.Resource，它是一个接口，Spring 提供了多种实现类，用于访问不同的资源。

实现类

  • UrlResource：用于访问 URL 资源。
  • ClassPathResource：用于访问类路径下的资源。
  • FileSystemResource：用于访问文件系统资源。
  • ServletContextResource：用于访问 ServletContext 资源。
  • InputStreamResource：用于访问输入流资源。
  • ByteArrayResource：用于访问字节数组资源。

加载资源

Spring 提供了 ResourceLoader 接口，用于加载资源。该接口实现类的实例可以获得一个Resource实例。ResourceLoaderAware接口是一个回调接口，用于设置ResourceLoader实例。如果 Bean 实例需要访问资源，有如下两种解决方案：

  • 获取 ResourceLoader 实例，然后调用 getResource() 方法。
  • 使用依赖注入

对于第一种方式，当程序获取 Resource 实例时，总需要提供 Resource 所在的位置，不管通过 FileSystemResource 创建实例，还是通过 ClassPathResource 创建实例，或者通过 ApplicationContext 的 getResource() 方法获取实例，都需要提供资源位置。这意味着：资源所在的物理位置将被耦合到代码中，如果资源位置发生改变，则必须改写程序。因此，通常建议采用第二种方法，让 Spring 为 Bean 实例依赖注入资源。

Validation

在开发中，我们经常遇到参数校验的需求，比如用户注册的时候，要校验用户名不能为空、用户名长度不超过20个字符、手机号是合法的手机号格式等等。如果使用普通方式，我们会把校验的代码和真正的业务处理逻辑耦合在一起，而且如果未来要新增一种校验逻辑也需要在修改多个地方。而spring validation允许通过注解的方式来定义对象校验规则，把校验和业务逻辑分离开，让代码编写更加方便。Spring Validation其实就是对Hibernate Validator进一步的封装，方便在Spring中使用。一般有多种校验方式：

  • 基于Validator接口的校验
  • 基于注解的校验
  • 基于自定义注解的校验

Spring Data

Transactions

Spring框架中的事务是通过AOP来实现的，Spring事务管理的底层实现是通过对DataSource和JDBC的封装来实现的。

基于注解的事务管理

Spring 通过 @Transactional 注解来实现事务管理，@Transactional 注解可以加在类上，也可以加在方法上。

事务属性

@Transactional 注解有以下几个属性：

  • propagation：事务的传播行为
    • Propagation.REQUIRED：如果当前没有事务，就新建一个事务，如果已经存在一个事务中，加入到这个事务中。
    • Propagation.SUPPORTS：支持当前事务，如果当前没有事务，就以非事务方式执行。
    • Propagation.MANDATORY：使用当前的事务，如果当前没有事务，就抛出异常。
    • Propagation.REQUIRES_NEW：新建事务，如果当前存在事务，把当前事务挂起。
    • Propagation.NOT_SUPPORTED：以非事务方式执行操作，如果当前存在事务，就把当前事务挂起。
    • Propagation.NEVER：以非事务方式执行，如果当前存在事务，则抛出异常。
    • Propagation.NESTED：如果当前存在事务，则在嵌套事务内执行，如果当前没有事务，则新建一个事务。
  • isolation：事务的隔离级别
  • timeout：事务的超时时间
  • readOnly：事务是否只读
  • rollbackFor：发生哪些异常回滚
  • noRollbackFor：发生哪些异常不回滚

Spring Boot

Spring Boot 是 Spring 的一个项目，它简化了 Spring 应用的初始搭建，提供了一些默认配置，可以快速地开发 Spring 应用。约定大于配置，Spring Boot 通过自动配置和起步依赖简化了项目的配置。

Spring Boot Starter

Spring Boot Starter 是 Spring Boot 的一个重要特性，它是一个依赖描述符，用于简化 Maven 或 Gradle 的配置。Spring Boot Starter 可以让你不需要关心 Spring Boot 的版本，只需要引入 Starter，Spring Boot 会自动配置项目。将功能场景提取出来，打包成一个 Starter，然后在项目中引入 Starter，就可以使用这个功能场景。

Spring Boot AutoConfiguration

版本

spring boot父项目spring-boot-starter-parent的父项目spring-boot-dependencies中定义了大量的依赖版本，这些版本是经过测试的，可以放心使用。如果我们在项目中引入了spring-boot-dependencies，就可以不用再指定版本号了。

注解

  • @SpringBootApplication：Spring Boot 应用的入口，它是一个组合注解，包含了 @Configuration、@EnableAutoConfiguration 和 @ComponentScan 注解。
  • @EnableAutoConfiguration：启用自动配置，Spring Boot 会根据项目中的依赖自动配置项目。
  • @Configuration：配置类，相当于 Spring 中的 XML 配置文件。
  • @AutoConfigurationPackage：自动配置包，用于自动配置类的扫描。将主配置类（@SpringBootApplication 注解的类）所在包及其子包下的所有类都注册到 Spring 容器中。
  • @Import：导入其他配置类。
  • @SpringBootConfiguration：Spring Boot 的配置类，它是 @Configuration 的派生注解。
  • @ConfigurationProperties：绑定配置文件中的属性值。
  • @Value：获取配置文件中的属性值。
  • @PropertySource：加载指定的配置文件。
  • @ImportResource：导入 Spring 的 XML 配置文件。

自动配置原理

spring boot启动时找到@SpringBootApplication注解的类，然后开启@EnableAutoConfiguration。其中在@EnableAutoConfiguration注解中，有一个@Import注解，这个注解导入了AutoConfigurationImportSelector类，这个类中有一个selectImports方法，这个方法会根据META-INF/spring.factories文件中的配置，获取EnableAutoConfiguration注解的值，然后根据这个值，导入对应的自动配置类。自动配置类中有@EnableConfigurationProperties注解，这个注解会导入ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor类，这个类会将@ConfigurationProperties注解的类绑定到配置文件中的属性。自动配置类中还有很多@ConditionalOn注解，这些注解会根据条件来判断是否需要导入这个自动配置类。自动配置类中有Properties类，这个类中有很多属性，这些属性会从配置文件中读取，然后根据这些属性来配置项目。

配置加载位置

Spring Boot 会按照以下顺序加载配置文件，优先级从高到低：

  • 当前目录下的 config 目录
  • 当前目录
  • classpath 下的 config 目录
  • classpath 根目录
  • @PropertySource 注解指定的位置
  • spring.config.location 环境变量指定的位置

外部配置加载顺序

Spring Boot 会按照以下顺序加载外部配置，优先级从高到低：

  • 命令行参数
  • 来自 java:comp/env 的 JNDI 属性
  • Java 系统属性（System.getProperties()）
  • 操作系统环境变量
  • RandomValuePropertySource 中的属性
  • application.properties 或 application.yml 文件中的属性
  • @PropertySource 注解指定的属性
  • 默认属性
  • SpringApplication.setDefaultProperties 指定的属性

bootstrap和application

Spring Boot 有两个配置文件，一个是 bootstrap.properties 或 bootstrap.yml，另一个是 application.properties 或 application.yml。bootstrap 配置文件用于 Spring Boot 应用的引导阶段，它是 Spring Cloud 的配置文件，用于配置应用的上下文信息。application 配置文件用于 Spring Boot 应用的运行阶段，它是 Spring Boot 的配置文件，用于配置应用的运行信息。

加载顺序：

  • bootstrap.properties 或 bootstrap.yml
  • bootstrap-{profile}.properties 或 bootstrap-{profile}.yml
  • application.properties 或 application.yml
  • application-{profile}.properties 或 application-{profile}.yml

运行流程

Spring Boot 应用的运行流程如下：

  1. 创建 Spring Boot 应用。
    • 保存主配置类
    • 判断是否为 Web 应用
    • 获取所有的 ApplicationContextInitializer
    • 获取所有的 ApplicationListener
    • 从多个配置类中找到主配置类
  2. 调用 SpringApplication.run() 方法
    • 获取SpringApplicationRunListeners，并调用starting方法
    • 准备环境，创建环境后调用监听器environmentPrepared方法
    • 创建应用上下文（IOC容器）
    • 准备上下文，调用Initializer的初始化方法，调用监听器contextPrepared方法，最后调用监听器的contextLoaded方法
  3. 刷新应用上下文
    • 刷新应用上下文，IOC容器初始化
    • 回调事件，调用监听器的started方法
  4. 运行应用
    • callRunners方法，调用所有的CommandLineRunner和ApplicationRunner的run方法
    • 回调事件ready，调用监听器的ready方法

日志

日志由日志门面（抽象层）和日志实现构成，Spring Boot 默认使用 SLF4J 作为日志门面，Logback 作为日志实现，并且引入了其他日志框架的适配器，可以使用其他日志框架。在导入依赖时，需排除默认的非 SLF4J 日志框架。