上文中我们简单介绍了Spring和Spring Framework的组件,那么这些Spring Framework组件是如何配合工作的呢?本文主要承接上文,向你展示Spring Framework组件的典型应用场景和基于这个场景设计出的简单案例,并以此引出Spring的核心要点,比如IOC和AOP等;在此基础上还引入了不同的配置方式, 如XML,Java配置和注解方式的差异。@pdai

Spring框架如何应用

上文中,我们展示了Spring和Spring Framework的组件, 这里对于开发者来说有几个问题:

  1. 首先,对于Spring进阶,直接去看IOC和AOP,存在一个断层,所以需要整体上构建对Spring框架认知上进一步深入,这样才能构建知识体系。
  2. 其次,很多开发者入门都是从Spring Boot开始的,他对Spring整体框架底层,以及发展历史不是很了解; 特别是对于一些老旧项目维护和底层bug分析没有全局观。
  3. 再者,Spring代表的是一种框架设计理念,需要全局上理解Spring Framework组件是如何配合工作的,需要理解它设计的初衷和未来趋势。

如下是官方在解释Spring框架的常用场景的图

我加上一些注释后,是比较好理解的;引入这个图,重要的原因是为后面设计一个案例帮助你构建认知。

设计一个Spring的Hello World

结合上面的使用场景,设计一个查询用户的案例的两个需求,来看Spring框架帮我们简化了什么开发工作:

  1. 查询用户数据 - 来看DAO+POJO-> Service 的初始化和装载。
  2. 给所有Service的查询方法记录日志
  • 创建一个Maven的Java项目

  • 引入Spring框架的POM依赖,以及查看这些依赖之间的关系
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion> <groupId>tech.pdai</groupId>
<artifactId>001-spring-framework-demo-helloworld-xml</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version> <properties>
<maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
<maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
<spring.version>5.3.9</spring.version>
<aspectjweaver.version>1.9.6</aspectjweaver.version>
</properties> <dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-context</artifactId>
<version>${spring.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-core</artifactId>
<version>${spring.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-beans</artifactId>
<version>${spring.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.aspectj</groupId>
<artifactId>aspectjweaver</artifactId>
<version>${aspectjweaver.version}</version>
</dependency>
</dependencies> </project>

  • POJO - User
package tech.pdai.springframework.entity;

/**
* @author pdai
*/
public class User { /**
* user's name.
*/
private String name; /**
* user's age.
*/
private int age; /**
* init.
*
* @param name name
* @param age age
*/
public User(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
} public String getName() {
return name;
} public void setName(String name) {
this.name = name;
} public int getAge() {
return age;
} public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
  • DAO 获取 POJO, UserDaoServiceImpl (mock 数据)
package tech.pdai.springframework.dao;

import java.util.Collections;
import java.util.List; import tech.pdai.springframework.entity.User; /**
* @author pdai
*/
public class UserDaoImpl { /**
* init.
*/
public UserDaoImpl() {
} /**
* mocked to find user list.
*
* @return user list
*/
public List<User> findUserList() {
return Collections.singletonList(new User("pdai", 18));
}
}

并增加daos.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
<bean id="userDao" class="tech.pdai.springframework.dao.UserDaoImpl">
<!-- additional collaborators and configuration for this bean go here -->
</bean>
<!-- more bean definitions for data access objects go here -->
</beans>
  • 业务层 UserServiceImpl(调用DAO层)
package tech.pdai.springframework.service;

import java.util.List;

import tech.pdai.springframework.dao.UserDaoImpl;
import tech.pdai.springframework.entity.User; /**
* @author pdai
*/
public class UserServiceImpl { /**
* user dao impl.
*/
private UserDaoImpl userDao; /**
* init.
*/
public UserServiceImpl() {
} /**
* find user list.
*
* @return user list
*/
public List<User> findUserList() {
return this.userDao.findUserList();
} /**
* set dao.
*
* @param userDao user dao
*/
public void setUserDao(UserDaoImpl userDao) {
this.userDao = userDao;
}
}

并增加services.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
<!-- services -->
<bean id="userService" class="tech.pdai.springframework.service.UserServiceImpl">
<property name="userDao" ref="userDao"/>
<!-- additional collaborators and configuration for this bean go here -->
</bean>
<!-- more bean definitions for services go here -->
</beans>
  • 拦截所有service中的方法,并输出记录
package tech.pdai.springframework.aspect;

import java.lang.reflect.Method;

import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.reflect.MethodSignature;
import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy; /**
* @author pdai
*/
@Aspect
public class LogAspect { /**
* aspect for every methods under service package.
*/
@Around("execution(* tech.pdai.springframework.service.*.*(..))")
public Object businessService(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
// get attribute through annotation
Method method = ((MethodSignature) pjp.getSignature()).getMethod();
System.out.println("execute method: " + method.getName()); // continue to process
return pjp.proceed();
} }

并增加aspects.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
http://www.springframework.org/schema/aop
http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd
http://www.springframework.org/schema/context
http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd
"> <context:component-scan base-package="tech.pdai.springframework" /> <aop:aspectj-autoproxy/> <bean id="logAspect" class="tech.pdai.springframework.aspect.LogAspect">
<!-- configure properties of aspect here as normal -->
</bean>
<!-- more bean definitions for data access objects go here -->
</beans>
  • 组装App
package tech.pdai.springframework;

import java.util.List;

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
import tech.pdai.springframework.entity.User;
import tech.pdai.springframework.service.UserServiceImpl; /**
* @author pdai
*/
public class App { /**
* main interfaces.
*
* @param args args
*/
public static void main(String[] args) {
// create and configure beans
ApplicationContext context =
new ClassPathXmlApplicationContext("aspects.xml", "daos.xml", "services.xml"); // retrieve configured instance
UserServiceImpl service = context.getBean("userService", UserServiceImpl.class); // use configured instance
List<User> userList = service.findUserList(); // print info from beans
userList.forEach(a -> System.out.println(a.getName() + "," + a.getAge()));
}
}
  • 整体结构和运行app

这个例子体现了Spring的哪些核心要点

那么Spring框架帮助我们做什么,它体现了什么哪些要点呢?

控制反转 - IOC

来看第一个需求:查询用户(service通过调用dao查询pojo),本质上如何创建User/Dao/Service等;

  • 如果没有Spring框架,我们需要自己创建User/Dao/Service等,比如:
UserDaoImpl userDao = new UserDaoImpl();
UserSericeImpl userService = new UserServiceImpl();
userService.setUserDao(userDao);
List<User> userList = userService.findUserList();
  • 有了Spring框架,可以将原有Bean的创建工作转给框架, 需要用时从Bean的容器中获取即可,这样便简化了开发工作

Bean的创建和使用分离了。

// create and configure beans
ApplicationContext context =
new ClassPathXmlApplicationContext("aspects.xml", "daos.xml", "services.xml"); // retrieve configured instance
UserServiceImpl service = context.getBean("userService", UserServiceImpl.class); // use configured instance
List<User> userList = service.findUserList();

更进一步,你便能理解为何会有如下的知识点了

  1. Spring框架管理这些Bean的创建工作,即由用户管理Bean转变为框架管理Bean,这个就叫控制反转 - Inversion of Control (IoC)
  2. Spring 框架托管创建的Bean放在哪里呢? 这便是IoC Container;
  3. Spring 框架为了更好让用户配置Bean,必然会引入不同方式来配置Bean? 这便是xml配置,Java配置,注解配置等支持
  4. Spring 框架既然接管了Bean的生成,必然需要管理整个Bean的生命周期等;
  5. 应用程序代码从Ioc Container中获取依赖的Bean,注入到应用程序中,这个过程叫 依赖注入(Dependency Injection,DI) ; 所以说控制反转是通过依赖注入实现的,其实它们是同一个概念的不同角度描述。通俗来说就是IoC是设计思想,DI是实现方式
  6. 在依赖注入时,有哪些方式呢?这就是构造器方式,@Autowired, @Resource, @Qualifier... 同时Bean之间存在依赖(可能存在先后顺序问题,以及循环依赖问题等)

这边引入我们后续的相关文章:Spring基础 - Spring之控制反转(IOC)

面向切面 - AOP

来看第二个需求:给Service所有方法调用添加日志(调用方法时),本质上是解耦问题;

  • 如果没有Spring框架,我们需要在每个service的方法中都添加记录日志的方法,比如:
/**
* find user list.
*
* @return user list
*/
public List<User> findUserList() {
System.out.println("execute method findUserList");
return this.userDao.findUserList();
}
  • 有了Spring框架,通过@Aspect注解 定义了切面,这个切面中定义了拦截所有service中的方法,并记录日志; 可以明显看到,框架将日志记录和业务需求的代码解耦了,不再是侵入式的了
/**
* aspect for every methods under service package.
*/
@Around("execution(* tech.pdai.springframework.service.*.*(..))")
public Object businessService(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
// get attribute through annotation
Method method = ((MethodSignature) pjp.getSignature()).getMethod();
System.out.println("execute method: " + method.getName()); // continue to process
return pjp.proceed();
}

更进一步,你便能理解为何会有如下的知识点了

  1. Spring 框架通过定义切面, 通过拦截切点实现了不同业务模块的解耦,这个就叫面向切面编程 - Aspect Oriented Programming (AOP)
  2. 为什么@Aspect注解使用的是aspectj的jar包呢?这就引出了Aspect4J和Spring AOP的历史渊源,只有理解了Aspect4J和Spring的渊源才能理解有些注解上的兼容设计
  3. 如何支持更多拦截方式来实现解耦, 以满足更多场景需求呢? 这就是@Around, @Pointcut... 等的设计
  4. 那么Spring框架又是如何实现AOP的呢? 这就引入代理技术,分静态代理和动态代理,动态代理又包含JDK代理和CGLIB代理等

这边引入我们后续的相关文章:Spring基础 - Spring之面向切面编程(AOP)

Spring框架设计如何逐步简化开发的

通过上述的框架介绍和例子,已经初步知道了Spring设计的两个大的要点:IOC和AOP;从框架的设计角度而言,更为重要的是简化开发,比如提供更为便捷的配置Bean的方式,直至0配置(即约定大于配置)。这里我将通过Spring历史版本的发展,和SpringBoot的推出等,来帮你理解Spring框架是如何逐步简化开发的。

Java 配置方式改造

在前文的例子中, 通过xml配置方式实现的,这种方式实际上比较麻烦; 我通过Java配置进行改造:

  • User,UserDaoImpl, UserServiceImpl,LogAspect不用改
  • 将原通过.xml配置转换为Java配置
package tech.pdai.springframework.config;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy;
import tech.pdai.springframework.aspect.LogAspect;
import tech.pdai.springframework.dao.UserDaoImpl;
import tech.pdai.springframework.service.UserServiceImpl; /**
* @author pdai
*/
@EnableAspectJAutoProxy
@Configuration
public class BeansConfig { /**
* @return user dao
*/
@Bean("userDao")
public UserDaoImpl userDao() {
return new UserDaoImpl();
} /**
* @return user service
*/
@Bean("userService")
public UserServiceImpl userService() {
UserServiceImpl userService = new UserServiceImpl();
userService.setUserDao(userDao());
return userService;
} /**
* @return log aspect
*/
@Bean("logAspect")
public LogAspect logAspect() {
return new LogAspect();
}
}
  • 在App中加载BeansConfig的配置
package tech.pdai.springframework;

import java.util.List;

import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import tech.pdai.springframework.config.BeansConfig;
import tech.pdai.springframework.entity.User;
import tech.pdai.springframework.service.UserServiceImpl; /**
* @author pdai
*/
public class App { /**
* main interfaces.
*
* @param args args
*/
public static void main(String[] args) {
// create and configure beans
AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(BeansConfig.class); // retrieve configured instance
UserServiceImpl service = context.getBean("userService", UserServiceImpl.class); // use configured instance
List<User> userList = service.findUserList(); // print info from beans
userList.forEach(a -> System.out.println(a.getName() + "," + a.getAge()));
}
}
  • 整体结构和运行app

注解配置方式改造

更进一步,Java 5开始提供注解支持,Spring 2.5 开始完全支持基于注解的配置并且也支持JSR250 注解。在Spring后续的版本发展倾向于通过注解和Java配置结合使用.

  • BeanConfig 不再需要Java配置
package tech.pdai.springframework.config;

import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScans;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy; /**
* @author pdai
*/
@Configuration
@EnableAspectJAutoProxy
public class BeansConfig { }
  • UserDaoImpl 增加了 @Repository注解
/**
* @author pdai
*/
@Repository
public class UserDaoImpl { /**
* mocked to find user list.
*
* @return user list
*/
public List<User> findUserList() {
return Collections.singletonList(new User("pdai", 18));
}
}
  • UserServiceImpl 增加了@Service 注解,并通过@Autowired注入userDao.
/**
* @author pdai
*/
@Service
public class UserServiceImpl { /**
* user dao impl.
*/
@Autowired
private UserDaoImpl userDao; /**
* find user list.
*
* @return user list
*/
public List<User> findUserList() {
return userDao.findUserList();
} }
  • 在App中扫描tech.pdai.springframework包
package tech.pdai.springframework;

import java.util.List;

import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import tech.pdai.springframework.entity.User;
import tech.pdai.springframework.service.UserServiceImpl; /**
* @author pdai
*/
public class App { /**
* main interfaces.
*
* @param args args
*/
public static void main(String[] args) {
// create and configure beans
AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(
"tech.pdai.springframework"); // retrieve configured instance
UserServiceImpl service = context.getBean(UserServiceImpl.class); // use configured instance
List<User> userList = service.findUserList(); // print info from beans
userList.forEach(a -> System.out.println(a.getName() + "," + a.getAge()));
}
}
  • 整体结构和运行app

SpringBoot托管配置

Springboot实际上通过约定大于配置的方式,使用xx-starter统一的对Bean进行默认初始化,用户只需要很少的配置就可以进行开发了。

这个因为很多开发者都是从SpringBoot开始着手开发的,所以这个比较好理解。我们需要的是将知识点都串联起来,构筑认知体系。

结合Spring历史版本和SpringBoot看发展

最后结合Spring历史版本总结下它的发展:

(这样是不是能够帮助你在整体上构建了知识体系的认知了呢?)

PS:相关代码,可以通过这里直接查看

更多文章

首先, 从Spring框架的整体架构和组成对整体框架有个认知。

  • Spring基础 - Spring和Spring框架组成

    • Spring是什么?它是怎么诞生的?有哪些主要的组件和核心功能呢? 本文通过这几个问题帮助你构筑Spring和Spring Framework的整体认知。

其次,通过案例引出Spring的核心(IoC和AOP),同时对IoC和AOP进行案例使用分析。

基于Spring框架和IOC,AOP的基础,为构建上层web应用,需要进一步学习SpringMVC。

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  • Spring进阶 - SpringMVC实现原理之DispatcherServlet处理请求的过程
    • 前文我们有了IOC的源码基础以及SpringMVC的基础,我们便可以进一步深入理解SpringMVC主要实现原理,包含DispatcherServlet的初始化过程和DispatcherServlet处理请求的过程的源码解析。本文是第二篇:DispatcherServlet处理请求的过程的源码解析。

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