Java入门教程「Spring详解」Spring概述与IOC容器——(1)

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今天的你过得还好吗？

- 2022.11.24 -

本文为 【Spring概述与IOC容器】相关知识，对Spring概述，IOC容器（包括：IOC概述、配置元数据、容器实例化与使用、Bean的概述、依赖注入 Dependency Injection、Bean 作用范围（作用域）、更多Bean的特性、基于注解的容器配置、容器的启动过程、classpath扫描和组件管理）等内容的详解~

一Spring概述

Spring创始人：Rod Johnson，Java和J2EE开发领域的专家，Spring框架的创始人，同时也是SpringSource的联合创始人。

1️⃣为什么使用Spring：

Spring使Java编程对每个人来说更快、更容易、更安全。Spring对速度、简单性和生产率的关注使它成为世界上最流行的Java框架。Spring给整个行业带来了春天，为我们软件的开发带来了极大的便利。

Spring is everywhere

• Spring框架的足够灵活受到世界各地开发人员的信任。无论是流媒体电视、在线购物、还是无数其他创新的解决方案，Spring每天都为数百万终端用户提供愉快的体验。Spring也有来自所有科技巨头的贡献，包括阿里巴巴、亚马逊、谷歌、微软等。

Spring is flexible

• Spring灵活而全面的扩展能力和第三方库让开发人员可以构建几乎任何可以想象到的应用程序。Spring框架的【控制反转(IoC)】和【依赖注入(DI)】特性为一系列广泛的特性和功能提供了基础。无论您是在为web构建安全的、响应式的、基于云的微服务，还是为企业构建复杂的流数据流，Spring都有工具可以提供帮助。

Spring is productive

• Spring Boot（这是我们以后要学习的框架）改变了您处理Java编程任务的方式，从根本上简化了您的体验。Spring Boot结合了应用程序上下文和自动配置的嵌入式web服务器等必要条件，使microservice开发变得轻而易举。为了更快，您可以将Spring Boot与Spring Cloud丰富的支持库、服务器、模式和模板组合在一起，以创纪录的时间将整个基于微服务的架构安全地部署到云中。

Spring is fast

• 我们的工程师非常关心性能。在Spring中，默认情况下，您会注意到快速启动、快速关闭和优化执行。Spring项目也越来越多地支持reactive(nonblocking)编程模型，以获得更高的效率。开发人员的生产力是Spring的超级力量。Spring Boot帮助开发人员轻松地构建应用程序，而且比其他竞争范式要轻松得多。

Spring is secure

• Spring在处理安全问题方面十分可靠。Spring代码的贡献者与安全专业人员一起修补和测试任何报告的漏洞。第三方依赖关系也被密切监控，并定期发布更新，以帮助您的数据和应用程序尽可能安全。此外，Spring Security使您更容易集成行业标准的安全方案，并交付可靠的默认安全解决方案。

Spring is supportive

• Spring社区是一个庞大的、全球性的、多样化的社区，涵盖了所有年龄和能力的人，从完全的初学者到经验丰富的专业人士。无论你处在人生的哪个阶段，你都能找到帮助你进入下一个阶段的支持和资源。

2️⃣Spring的特性：

Core technologies: dependency injection， events， resources， i18n， validation， data binding， type conversion， SpEL，AOP.（核心技术：包括依赖注入、事件模型、资源处理、国际化、数据绑定和验证、类型转化、spring表达式、面向切面编程。核心技术是一切的关键，后边衍生的多个特性都是依托于核心技术。）

• Testing: mock objects， TestContext framework， Spring MVC Test， WebTestClient.
• Data Access: transactions， DAO support， JDBC， ORM， Marshalling XML.
• Spring MVC and Spring WebFlux web frameworks.
• Integration: remoting， JMS， JCA， JMX， email， tasks， scheduling， cache.
• Languages: Kotlin， Groovy， dynamic languages.

3️⃣Spring的组成：

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。

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：

• Spring Core：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 Context：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 模块直接将面向切面的编程功能 , 集成到了 Spring框架中。所以，可以很容易地使 Spring 框架管理任何支持 AOP的对象。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）。SpringDAO 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：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 Web MVC：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。

二IOC 容器

在学习IOC容器之前首先需要了解一些常见的名词：

• 容器：可以管理对象的生命周期、对象与对象之间的依赖关系。
• POJO： POJO（Plain Old Java Object）这种叫法是Martin Fowler、Rebecca Parsons和Josh MacKenzie在2000年的一次演讲的时候提出来的。按照Martin Fowler的解释是“Plain Old JavaObject”，从字面上翻译为“纯洁老式的Java对象”，但大家都使用“简单java对象”来称呼它。POJO的内在含义是指：那些没有继承任何类、也没有实现任何接口，更没有被其它框架侵入的java对象。不允许有业务方法，也不能携带connection之类的方法，实际就是普通JavaBeans。
• JavaBean：JavaBean是一种JAVA语言写成的可重用组件。JavaBean符合一定规范编写的Java类，不是一种技术，而是一种规范。大家针对这种规范，总结了很多开发技巧、工具函数。符合这种规范的类，可以被其它的程序员或者框架使用。
• 它的方法命名，构造及行为必须符合特定的约定：（1）所有属性为private；（2）这个类必须有一个公共的缺省构造函数。即是提供无参数的构造器；（3）这个类的属性使用getter和setter来访问，其他方法遵从标准命名规范；（4）这个类应是可序列化的。实现serializable接口；（5）因为这些要求主要是靠约定而不是靠实现接口，所以许多开发者把JavaBean看作遵从特定命名约定的POJO。

POJO与Java Bean的区别：

POJO类和Bean均用于定义Java对象，以提高其可读性和可重用性。POJO没有其他限制，而bean是具有某些限制的特殊POJO。

• SpringBean：SpringBean是受Spring管理的对象，所有能受Spring容器管理的对象都可以成为SpringBean。Spring中的bean，是通过配置文件、javaconfig等的设置，由Spring自动实例化，用完后自动销毁的对象。
• SpringBean和JavaBean的区别：（1）用处不同：传统javabean更多地作为值传递参数，而spring中的bean用处几乎无处不在，任何组件都可以被称为bean；（2）写法不同：传统javabean作为值对象，要求每个属性都提供getter和setter方法；但spring中的bean只需为接受设值注入的属性提供setter方法；（3）生命周期不同：传统javabean作为值对象传递，不接受任何容器管理其生命周期；spring中的bean有spring管理其生命周期行为。
• Entity Bean：Entity Bean是域模型对象，用于实现O/R映射，负责将数据库中的表记录映射为内存中的Entity对象，事实上，创建一个Entity Bean对象相当于新建一条记录，删除一个 Entity Bean会同时从数据库中删除对应记录，修改一个Entity Bean时，容器会自动将Entity Bean的状态和数据库同步

1️⃣IOC概述：

编写spring代码，我们需要创建一个maven工程，并加入以下依赖：

<!-- Spring的核心组件 -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-core</artifactId>
    <version>5.2.18.RELEASE</version>
</dependency>
<!-- SpringIoC(依赖注入)的基础实现 -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-beans</artifactId>
    <version>5.2.18.RELEASE</version>
</dependency>
<!--Spring提供在基础IoC功能上的扩展服务，此外还提供许多企业级服务的支持，如邮件服务、任务调度、JNDI定位、EJB集成、远程访问、缓存以及各种视图层框架的封装等 -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-context</artifactId>
    <version>5.2.18.RELEASE</version>
</dependency>

本章将介绍Spring框架实现控制反转(IoC)的原理， IoC也称为依赖注入(DI)

org.springframework.beans和org.springframework.context包是Spring框架的IoC容器的基础。BeanFactory接口提供了一种高级的配置机制，能够管理任何类型的对象。

ApplicationContext是BeanFactory的子接口。它对BeanFactory进行了补充:

• （1）更容易与Spring的AOP特性集成 。
• （2）消息资源处理(用于国际化) ，解析消息的能力，支持国际化。继承自MessageSource接口。
• （3）事件发布，向注册侦听器发布事件的能力。继承自ApplicationEventPublisher接口。
• （4）应用程序层特定的上下文，如WebApplicationContext用于web应用程序。
• （5）以通用方式加载文件资源的能力，继承自org.springframe .core.io.ResourceLoader接口。

beanFactory和ApplicationContext接口展示如下：

public interface BeanFactory {}

public interface ApplicationContext 
extends EnvironmentCapable， ListableBeanFactory， HierarchicalBeanFactory，
 MessageSource， ApplicationEventPublisher， ResourcePatternResolver {}

BeanFactory提供了容器的基本功能，而ApplicationContext添加了更多特定于企业的功能。ApplicationContext是BeanFactory的一个完整超集，仅在本章描述Spring的IoC容器时使用。

在Spring中，由Spring IoC容器【管理】的构成【应用程序主干的对象】称为【bean】。bean是由Spring IoC容器实例化、组装和管理的对象。否则，bean只是应用程序中的众多对象之一。bean及其之间的依赖关系反映在容器使用的【配置元数据】中。

【applicationcontext】接口表示Spring IoC容器，并负责实例化、配置和组装bean。容器通过读取配置元数据获得关于要实例化、配置和组装哪些对象的指令。配置元数据以XML、Java注解或Java代码表示。它允许你表达组成应用程序的对象以及这些对象之间丰富的相互依赖关系。

Spring提供了ApplicationContext接口的几个实现。

在独立应用程序中，创建ClassPathXmlApplicationContext或FileSystemXmlApplicationContext的实例是很常见的。虽然XML一直是定义配置元数据的传统格式，但你可以通过提供少量的XML配置以声明方式支持这些额外的元数据格式，指示容器使用Java注解或代码作为元数据格式。

2️⃣配置元数据：

构建【Spring IoC容器】可以通过构建配置元数据的方式。这个【配置元数据】说的是：作为应用程序开发人员，你要告诉Spring容器如何去【实例化、配置和组装】应用程序中的对象。【元数据】传统上以简单而直观的XML格式提供，本章的大部分内容都使用这种格式来传达Spring IoC容器的关键概念和特性。

下面的示例展示了基于xml的配置元数据的基本结构：

<?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
        https://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <bean id="..." class="...">  
        <!-- collaborators and configuration for this bean go here -->
    </bean>

    <bean id="..." class="...">
        <!-- collaborators and configuration for this bean go here -->
    </bean>

    <!-- more bean definitions go here -->

</beans>

• ’ id ’ 属性是标识单个beanDifination的字符串。
• ’ class ’ 属性定义bean的类型，并使用完全限定的类名。

3️⃣容器实例化与使用：

实例化一个容器

ApplicationContext 的构造函数可以是【xml文件的位置路径】的字符串，他允许容器从各种外部资源（如本地文件系统、Java的 "CLASSPATH ’ 等）加载配置元数据。

ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("services.xml"， "daos.xml");

下面的示例显示了服务层对象（services.xml）的配置文件:

<?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.springframewo