【Spring】Spring 概述 和 体系结构

1. Spring概述

Spring 是分层的 Java SE/EE 应用 full-stack 轻量级开源框架，以 IoC（Inverse Of Control：反转控制）和 AOP（Aspect Oriented Programming：面向切面编程）为内核，提供了展现层 Spring MVC 和持久层 Spring JDBC 以及业务层事务管理等众多的企业级应用技术，还能整合开源世界众多著名的第三方框架和类库，逐渐成为使用最多的 Java EE 企业应用开源框架。

1.1 spring的好处

• Spring 可以使开发人员使用 POJOs 开发企业级的应用程序。只使用 POJOs 的好处是你不需要一个 EJB 容器产品，比如一个应用程序服务器，但是你可以选择使用一个健壮的 servlet 容器，比如 Tomcat 或者一些商业产品。

• Spring 在一个单元模式中是有组织的。即使包和类的数量非常大，你只要担心你需要的，而其它的就可以忽略了。

• Spring 不会让你白费力气做重复工作，它真正的利用了一些现有的技术，像ORM 框架、日志框架、JEE、Quartz 和 JDK 计时器，其他视图技术。

• 测试一个用 Spring 编写的应用程序很容易，因为环境相关的代码被移动到这个框架中。此外，通过使用 JavaBean-style POJOs，它在使用依赖注入注入测试数据时变得更容易。

• Spring 的 web 框架是一个设计良好的 web MVC 框架，它为比如 Structs 或者其他工程上的或者不怎么受欢迎的 web 框架提供了一个很好的供替代的选择。MVC模式导致应用程序的不同方面(输入逻辑，业务逻辑和UI逻辑)分离，同时提供这些元素之间的松散耦合。

  • 模型(Model)封装了应用程序数据，通常它们将由POJO类组成。
  • 视图(View)负责渲染模型数据，一般来说它生成客户端浏览器可以解释HTML输出。
  • 控制器(Controller)负责处理用户请求并构建适当的模型，并将其传递给视图进行渲染。

• Spring 对JavaEE开发中非常难用的一些API（JDBC、JavaMail、远程调用等），都提供了封装，使这些API应用难度大大降低。

• 轻量级的 IOC 容器往往是轻量级的，例如，特别是当与 EJB 容器相比的时候。这有利于在内存和 CPU 资源有限的计算机上开发和部署应用程序。

• Spring提供了一致的事务管理接口，可向下扩展到（使用一个单一的数据库，例如）本地事务并扩展到全局事务（例如，使用 JTA）。

1.2 控制反转（IoC）

IoC(Inversion of Control)控制反转，对象创建责任的反转，在spring中BeanFacotory是IoC容器的核心接口，负责实例化，定位，配置应用程序中的对象及建立这些对象间的依赖。XmlBeanFacotory实现BeanFactory接口，通过获取xml配置文件数据，组成应用对象及对象间的依赖关系。

Spring 最认同的技术是控制反转的依赖注入（DI）模式。控制反转（IoC）是一个通用的概念，它可以用许多不同的方式去表达，依赖注入仅仅是控制反转的一个具体的例子。

当编写一个复杂的 Java 应用程序时，应用程序类应该尽可能的独立于其他的 Java 类来增加这些类可重用可能性，当进行单元测试时，可以使它们独立于其他类进行测试。依赖注入（或者有时被称为配线）有助于将这些类粘合在一起，并且在同一时间让它们保持独立。

1.3 面向切面的编程（AOP）

aop就是纵向的编程，业务1和业务2都需要一个共同的操作，与其往每个业务中都添加同样的代码，不如写一遍代码，让两个业务共同使用这段代码。

在 OOP 中模块化的关键单元是类，而在 AOP 中模块化的关键单元是切面。AOP 帮助你将横切关注点从它们所影响的对象中分离出来，然而依赖注入帮助你将你的应用程序对象从彼此中分离出来。

Spring 框架的 AOP 模块提供了面向切面的程序设计实现，可以定义诸如方法拦截器和切入点等，从而使实现功能的代码彻底的解耦出来。使用源码级的元数据，可以用类似于.Net属性的方式合并行为信息到代码中。

2. Spring体系结构

Spring 5.0 总共大约有 20 个模块， 由 1300 多个不同的文件构成。 而这些组件被分别整合在核心容器（Core Container） 、 AOP（Aspect Oriented Programming） 和设备支持（Instrmentation） 、数据访问及集成（Data Access/Integeration） 、 Web、 报文发送（Messaging） 、 Test， 6 个模块集合中。 以下是 Spring 5 的模块结构图：

组成 Spring 框架的每个模块集合或者模块都可以单独存在， 也可以一个或多个模块联合实现。 每个模
块的组成和功能如下：

2.1 核心容器

由 spring-beans、spring-core、spring-context 和 spring-expression（Spring Expression Language, SpEL） 4 个模块组成。

spring-beans 和 spring-core 模块是 Spring 框架的核心模块， 包含了控制反转（Inversion of Control, IOC） 和依赖注入（Dependency Injection, DI） 。 BeanFactory 接口是 Spring 框架中的核心接口， 它是工厂模式的具体实现。 BeanFactory 使用控制反转对应用程序的配置和依赖性规范与实际的应用程序代码进行了分离。 但 BeanFactory 容器实例化后并不会自动实例化 Bean， 只有当 Bean被使用时 BeanFactory 容器才会对该 Bean 进行实例化与依赖关系的装配。

spring-context 模块构架于核心模块之上， 他扩展了 BeanFactory， 为它添加了 Bean 生命周期控制、 框架事件体系以及资源加载透明化等功能·。 此外该模块还提供了许多企业级支持， 如邮件访问、远程访问、 任务调度等， ApplicationContext 是该模块的核心接口，它是 BeanFactory 的超类， 与BeanFactory 不同， ApplicationContext 容器实例化后会自动对所有的单实例 Bean 进行实例化与依赖关系的装配， 使之处于待用状态。

spring-expression 模块是统一表达式语言（EL） 的扩展模块， 可以查询、 管理运行中的对象，同时也方便的可以调用对象方法、 操作数组、 集合等。 它的语法类似于传统 EL， 但提供了额外的功能，最出色的要数函数调用和简单字符串的模板函数。 这种语言的特性是基于 Spring 产品的需求而设计，他可以非常方便地同 Spring IOC 进行交互。

2.2 AOP 和设备支持

由spring-aop、 spring-aspects 和 spring-instrument3 个模块组成。

spring-aop 是 Spring 的另一个核心模块， 是 AOP 主要的实现模块。 作为继 OOP 后， 对程序员影响最大的编程思想之一， AOP 极大地开拓了人们对于编程的思路。 在 Spring 中， 他是以 JVM 的动态代理技术为基础， 然后设计出了一系列的 AOP 横切实现， 比如前置通知、 返回通知、 异常通知等， 同时，Pointcut 接口来匹配切入点， 可以使用现有的切入点来设计横切面， 也可以扩展相关方法根据需求进行切入。

spring-aspects 模块集成自 AspectJ 框架， 主要是为 Spring AOP 提供多种 AOP 实现方法。

spring-instrument 模块是基于 JAVA SE 中的"java.lang.instrument"进行设计的， 应该算是AOP 的一个支援模块， 主要作用是在 JVM 启用时， 生成一个代理类， 程序员通过代理类在运行时修改类的字节， 从而改变一个类的功能， 实现 AOP 的功能。 在分类里， 我把他分在了 AOP 模块下， 在 Spring 官方文档里对这个地方也有点含糊不清， 这里是纯个人观点。

2.3 数据访问及集成

由 spring-jdbc、 spring-tx、 spring-orm、 spring-jms 和 spring-oxm 5 个模块组成。

spring-jdbc 模块是 Spring 提供的 JDBC 抽象框架的主要实现模块， 用于简化 Spring JDBC。主要是提供 JDBC 模板方式、 关系数据库对象化方式、 SimpleJdbc 方式、 事务管理来简化 JDBC 编程， 主要实现类是 JdbcTemplate、 SimpleJdbcTemplate 以及 NamedParameterJdbcTemplate。

spring-tx 模块是 Spring JDBC 事务控制实现模块。 使用 Spring 框架， 它对事务做了很好的封装，通过它的 AOP 配置， 可以灵活的配置在任何一层； 但是在很多的需求和应用， 直接使用 JDBC 事务控制还是有其优势的。 其实， 事务是以业务逻辑为基础的； 一个完整的业务应该对应业务层里的一个方法；如果业务操作失败， 则整个事务回滚； 所以， 事务控制是绝对应该放在业务层的； 但是， 持久层的设计则应该遵循一个很重要的原则： 保证操作的原子性， 即持久层里的每个方法都应该是不可以分割的。 所以， 在使用 Spring JDBC 事务控制时， 应该注意其特殊性。

spring-orm 模块是 ORM 框架支持模块， 主要集成 Hibernate, Java Persistence API (JPA) 和Java Data Objects (JDO) 用于资源管理、 数据访问对象(DAO)的实现和事务策略。

spring-jms 模块（Java Messaging Service） 能够发送和接受信息， 自 Spring Framework 4.1以后， 他还提供了对 spring-messaging 模块的支撑。

spring-oxm 模块主要提供一个抽象层以支撑 OXM（OXM 是 Object-to-XML-Mapping 的缩写， 它是一个 O/M-mapper， 将 java 对象映射成 XML 数据， 或者将 XML 数据映射成 java 对象） ， 例如： JAXB,Castor, XMLBeans, JiBX 和 XStream 等。

2.4 Web

由 spring-web、 spring-webmvc、 spring-websocket 和 spring-webflux4 个模块组成。

spring-web 模块为 Spring 提供了最基础 Web 支持， 主要建立于核心容器之上， 通过 Servlet 或者 Listeners 来初始化 IOC 容器， 也包含一些与 Web 相关的支持。

spring-webmvc 模 块 众 所 周 知 是 一 个 的 Web-Servlet 模 块 ， 实 现 了 Spring MVC（model-view-Controller） 的 Web 应用。

spring-websocket 模块主要是与 Web 前端的全双工通讯的协议。

spring-webflux 是一个新的非堵塞函数式 Reactive Web 框架， 可以用来建立异步的， 非阻塞，事件驱动的服务， 并且扩展性非常好。

2.5 报文发送

即 spring-messaging模块。

spring-messaging 是从 Spring4 开始新加入的一个模块， 主要职责是为 Spring 框架集成一些基础的报文传送应用。

2.6 Test

即 spring-test 模块。

spring-test 模块主要为测试提供支持的， 毕竟在不需要发布（程序） 到你的应用服务器或者连接到其他企业设施的情况下能够执行一些集成测试或者其他测试对于任何企业都是非常重要的。

2.7 Spirng 各模块之间的依赖关系

该图是 Spring5 的包结构， 可以从中清楚看出 Spring 各个模块之间的依赖关系。