Spring概述

什么是Spring？

Spring 是一款开源的轻量级 Java 开发框架，旨在提高开发人员的开发效率以及系统的可维护性。

你们项目为什么使用Spring框架？

这个问题我们直接回答其优点即可。

• 轻量：Spring是轻量级框架，基本版本大约只有2MB。
• 控制反转（IoC）：Spring通过控制反转实现了松散耦合，使其具备高可维护性和拓展性。
• 面向切面编程（AOP）：Spring支持面向切面编程，能够很方便地进行日志记录，数据库访问等。
• 容器：Spring包含并负责管理应用中对象的生命周期和配置，无需手动干预。
• 事务管理：Spring提供一个持续的事务管理接口，可以扩展到上至本地事务下至全局事务（JTA）。
• 异常处理：Spring 提供方便的API把具体技术相关的异常（比如由JDBC，Hibernate or JDO抛出的）转化为一致的unchecked 异常。

Spring的组成部分

重要模块如下：

• Spring Core：核心类库，提供IoC服务
• Spring Context：提供框架式的Bean访问方式，以及企业级功能（JNDI、定时任务等）；
• Spring Aspects：提供AspectJ 集成支持
• Spring AOP：提供面向切面编程实现
• Spring DAO：对JDBC的抽象，简化了数据访问异常的处理；
• Spring ORM：对现有的ORM框架的支持；
• Spring Web：提供了基本的面向Web的综合特性，如：Web基本功能，WebSockets等。
• Spring MVC：提供面向Web应用的Model-View-Controller实现。
• Spring Test：集成测试模块。（Spring团队提倡测试驱动开发，即TDD）

依赖注入(DI)

什么是依赖注入？

依赖注入，即Dependency Inversion，全称是“依赖注入到容器”，通俗地讲，容器是某个对象，如果把某个类放入这个容器中，通过“依赖注入”可以解析出这个类的实例。

依赖注入的方式有哪些？

依赖注入的方式：

• 构造器注入：将被依赖对象通过构造函数的参数注入给依赖对象，并且在初始化对象的时候注入。

  • 优点： 对象初始化完成后便可获得可使用的对象。

  • 缺点： 当需要注入的对象很多时，构造器参数列表会变得很长，不够灵活。若有多种注入方式，每种方式只需注入指定几个依赖，那么就需要提供多个重载的构造函数，使得代码难以维护。

• setter方法注入：IoC Service Provider通过调用成员变量提供的setter函数将被依赖对象注入给依赖类。

  • 优点： 灵活，可以有选择性地注入需要的对象。

  • 缺点： 由于依赖对象初始化完成后尚未注入被依赖对象，故还不能使用。

• 接口注入：依赖类必须要实现指定的接口，然后实现该接口中的一个函数，该函数就是用于依赖注入，该函数的参数就是要注入的对象。

  • 优点：接口注入中，接口的名字、函数的名字都不重要，只要保证函数的参数是要注入的对象类型即可。

  • 缺点： 侵入性太强，破坏系统的封装性，不建议使用。

还有一种注入方式是注解注入，即使用@Autowired进行注入。严格地说，它不是一种新的注入方式，注解注入本质上还是Setter注入或构造函数注入。

控制反转(IoC)

什么是IoC

IoC（Inversion of Control）控制反转，是Spring Core最核心的部分，它是一种设计思想，不是具体的技术实现。IoC的思想就是将原本需要手动创建的对象交由Spring框架进行管理，Spring会根据容器的配置文件去创建实例和管理实例之间的依赖关系，对象与对象之间松散耦合，有利于功能的复用。简单来说，IoC让对象创建不用去new了，可以由Spring自动生产，并配合Java的反射机制，根据 配置文件在运行的时候动态去创建对象及管理对象，并调用对象方法。

在没有IoC之前，项目中的一个类可能依赖于很多其他不同的类，如果我们需要实例化这个类，我们需要搞清楚所有依赖类的构造函数，并逐一实例化，在添加或者修改类结构时，项目几乎无法维护。有了IoC之后，只需要配置好，并在需要的地方进行引用，这大大增加了可维护性。

依赖倒置原则、IoC、DI、IoC容器的关系

依赖倒置原则(Dependence Inversion Principle)是程序要依赖于抽象接口，不要依赖于具体实现。简单的说就是要求对抽象进行编程，不要对实现进行编程，这样就降低了客户与实现模块间的耦合。

关系如图所示：

Spring Bean

什么是Bean？

Spring bean是指被Spring IoC容器管理的对象。Bean是由Spring IoC容器进行实例化、组装和管理的对象。它是在程序运行时，通过反射机制生成的。

在使用时，我们需要编写配置文件告诉IoC容器帮助我们管理哪些对象，可以通过XML文件、注解或Java配置类进行配置。

BeanFactory

BeanFactory是Spring框架最底层的接口，它提供了IoC的配置机制，包含Bean的各种定义，便于实例化Bean。在实例化时，BeanFactory可用于建立Bean之间的依赖关系。

ApplicationContext

ApplicationContext，即应用上下文，继承自BeanFactory接口，它是Spring的一个更高级容器，提供了更丰富的功能：

• 国际化（MessageSource）
• 访问资源，如URL和文件（ResourceLoader）
• 载入多个（有继承关系）上下文 ，使得每一个上下文都专注于一个特定的层次，比如应用的web层
• 消息发送、响应机制（ApplicationEventPublisher）
• AOP

BeanFactory和ApplicationContext的区别

• 加载方式不同：BeanFactory采用的是延迟加载（懒加载）的方式来注入Bean的。在启动的时候不会实例化Bean，只有在使用到某个Bean，即调用getBean()时才会对该Bean进行实例化。ApplicationContext在启动时就会将所有Bean进行实例化。不过当Bean配置了lazy-init=true时，ApplicationContext也会延迟对该Bean的加载。

• BeanFactory是Spring框架的基础设施，面向Spring，而ApplicationContext面向使用Spring框架的开发者，相比BeanFactory提供了更多面向实际应用的功能，几乎所有场合都能够直接使用ApplicationContext，而不是使用底层的BeanFactory。

Bean的作用域

Bean的作用域：

• singleton：唯一的bean实例，与单例模式相同，Spring中的bean默认都是单例的。
• prototype：每次请求都会创建一个新的bean实例。
• request：为每个http请求都创建一个新的bean，该bean仅在当前http request内有效
• session：每次来自新session的请求都创建一个新的bean，该bean仅在当前session内有效。
• global-session ： 全局 session 作用域，仅仅在基于 portlet 的 web 应用中才有意义，Spring5 已经没有了。

Bean的生命周期

Bean生命周期：

创建bean

1. 实例化Bean：对于BeanFactory容器，当客户向容器请求一个尚未初始化的bean时，或初始化bean的时候需要注入另一个尚未初始化的依赖时，容器就会调用createBean进行实例化。对于ApplicationContext容器，当容器启动结束后，通过获取BeanDefinition对象中的信息，实例化所有的bean。
2. 设置对象属性（依赖注入）：实例化后的对象被封装在BeanWrapper对象中，Spring根据BeanDefinition中的信息以及通过BeanWrapper提供的设置属性的接口完成依赖注入。
3. 处理Aware接口：在这一步，Spring会检测对象是否实现了xxxAware接口，并将相关的xxxAware实例注入给Bean：
   • 如果这个Bean已经实现了BeanNameAware接口，则调用它所实现的setBeanName(String beanId)方法，此处传递的是Spring配置文件中Bean的id值。
   • 如果这个Bean已经实现了BeanFactoryAware接口，会调用它所实现的setBeanFactory()方法，传递的是BeanFactory自身。
   • 如果这个Bean已经实现了ApplicationContextAware接口，会调用setApplicationContext(ApplicationContext)方法，传递的是ApplicationContext；
4. BeanPostProcessor：如果想对Bean进行一些自定义的处理，可以让Bean实现BeanPostProcessor接口，这样做会调用postProcessBeforeInitialization(Object obj, String s)方法。
5. InitializingBean与init-method：如果Bean在Spring配置文件中配置了init-method属性，则会自动调用其配置的初始化方法。
6. 如果这个Bean实现了BeanPostProcessor接口，将会调用postProcessAfterInitialization(Object obj, String s)方法。另外，由于这个方法是在Bean初始化结束时调用的，所以可以被应用于内存或缓存技术。

以上几个步骤执行完成后，Bean就已经被正确创建了，之后就可以使用这个Bean了。

销毁bean

7. DisposableBean：若Bean实现了DisposableBean这个接口，会调用其实现的destroy()方法。
8. destroy-method：若配置了destroy-method属性，则会调用其配置的销毁方法。

最后我通过一张图来总结Bean的生命周期。

@Component和@Bean的区别

• @Component作用于类，而@Bean作用于方法
• @Component会自动扫描路径来自动装配Bean到Spring IoC中，也可以通过@ComponentScan自定义扫描路径。@Bean表示方法产生一个由Spring管理的bean。
• @Bean 比 @Component 的自定义性更强，许多地方我们只能通过 @Bean 来对bean进行注册。比如当我们引用第三方库中的类需要装配到 Spring容器时，则只能通过 @Bean来实现。

Spring AOP

谈谈你对AOP的理解

AOP（Aspect-Oriented Programming）面向切面编程，它能够将那些与业务无关，却为业务模块所共同调用的通用功能（例如事务处理、日志管理、权限控制等）封装起来，减少系统中的重复代码，降低模块间的耦合度，提高项目的拓展性和可维护性。

它的基本思想如下：AOP注重关注点分离，即不同的问题交给不同的部分去解决，目的是为了将业务功能的关注点和通用化功能的关注点进行分离。这些通用化功能（例如：事务处理、日志管理...）的代码实现就是所谓的切面(Aspect)。业务功能代码和切面代码分开后，架构将变得高内聚，低耦合。最后，切面需要最终被合并到业务中，确保功能的完整性，这就是织入（Weave）。

AOP的三种织入方式

• 编译时织入：需要特殊的Java编译器，如AspectJ。
• 类加载时织入：需要特殊的Java编译器，如AspectJ何AspectWerkz。
• 运行时织入：Spring AOP采用的方式，通过动态代理的方式，实现简单。

AOP中的重要概念

AOP，面向切面编程，即Aspect Oriented Programming。

• Aspect：切面，类似于Java中的类声明，是对系统中横跨多个类的关注点进行模块化封装
• Joinpoint：连接点，程序执行过程中的一个“点”，例如：方法的执行或异常的处理。在Spring AOP中，一个连接点总是代表一个方法的执行。
• Pointcut：切入点，即一组连接点的集合；
• Advice：通知，定义了将会织入到 Joinpoint 的具体逻辑，通过@Before、@After、@Around等注解来区别在JointPoint之前、之后等位置执行代码
• Weaving：织入，织入指的是将Advice连接到Pointcut指定的Joinpoint处的过程
• Interceptor：拦截器，是一种实现Advice（通知）的方式；
• Target：目标对象，即符合切入点所指定的条件被织入Advice的对象。

Advice的种类

• 前置通知（Before）
• 后置通知（AfterReturning）
• 异常通知（AfterThrowing）
• 最终通知（After）
• 环绕通知（Around）

AOP的实现

前置知识：设计模式-代理模式，可查看我的这篇文章：https://www.yeliheng.com/articles/dc912a27

在Java中，AOP有两种基于动态代理的实现方式，分别是JDK Proxy和cglib。具体使用哪种方式生成，由AopProxyFactory根据AdvisedSupport对象的配置来决定。默认策略是：如果目标类是接口，则采用JDK Proxy来实现，否则使用cglib来生成代理。

JDK Proxy的核心是InvocationHandler接口和Proxy类，通过Java内部的反射机制实现。

cglib是通过修改字节码来实现代理的，底层基于ASM框架（ASM是一种字节码操作框架）。它以继承的方式动态生成目标类的代理，因此，如果某个类被final关键字修饰，则无法使用cglib来做动态代理。

反射机制在生成类的过程中比较高效，ASM在生成类之后的执行过程中比较高效。

Spring中的代理模式的实现

• 真实实现类的逻辑包含在getBean()方法中。
• getBean方法返回的实际上是Proxy的实例。
• Proxy实例是Spring采用JDK Proxy或cglib动态生成的。

注：getBean()方法用于查找或实例化容器中的Bean，这样是为什么Spring AOP只能作用于Spring容器中的Bean的原因。对于不是使用IoC容器管理的对象，Spring AOP是无能为力的。

Spring AOP的应用

请查看我的这篇文章：Spring AOP的最佳实践：在你的系统中记录用户的操作日志

Spring 事务

Spring管理事务的方式

• 编程式事务管理：在代码中通过编码的方式实现事务，例如通过TransactionTemplate或TransactionManager手动管理事务，这种方式不推荐在项目中使用，实现复杂，会使得代码难以维护。
• 声明式事务管理：此方式意味着你可以将事务管理和业务代码分离，只需要使用注解或在Xml配置文件中进行配置。在项目中经常基于AOP实现，使用@Transactional进行事务管理。

事务三要素是什么？

数据源：表示具体的事务性资源，是事务的真正处理者，如MySQL等。

事务管理器：像一个大管家，从整体上管理事务的处理过程，如打开、提交、回滚等。

事务应用和属性配置：像一个标识符，表明哪些方法要参与事务，如何参与事务，以及一些相关属性如隔离级别、超时时间等。

Spring 事务中有哪几种的事务传播行为？

事务传播行为是为了解决业务层方法之间互相调用的事务问题。当事务方法被另一个事务方法调用时，必须指定事务应该如何传播。例如：方法可能继续在现有事务中运行，也可能开启一个新事务，并在自己的事务中运行。

Spring事务定义了以下7种传播行为：

1. PROPAGATION_REQUIRED：默认的Spring事务传播级别，若当前存在事务，则加入该事务，若不存在事务，则新建一个事务。

2. PAOPAGATION_REQUIRE_NEW：若当前没有事务，则新建一个事务。若当前存在事务，则新建一个事务，新老事务相互独立。外部事务抛出异常回滚不会影响内部事务的正常提交。

3. PROPAGATION_NESTED：如果当前存在事务，则嵌套在当前事务中执行。如果当前没有事务，则新建一个事务，类似于PAOPAGATION_REQUIRE_NEW。

4. PROPAGATION_SUPPORTS：支持当前事务，若当前不存在事务，以非事务的方式执行。

5. PROPAGATION_NOT_SUPPORTED：以非事务的方式执行，若当前存在事务，则把当前事务挂起。

6. PROPAGATION_MANDATORY：强制事务执行，若当前不存在事务，则抛出异常。

7. PROPAGATION_NEVER：以非事务的方式执行，如果当前存在事务，则抛出异常。

说说Spring事务的隔离级别

• ISOLATION_DEFAULT：使用数据库默认的隔离级别。MySQL 默认采用的 REPEATABLE_READ 隔离级别，Oracle默认采用的READ_COMMITTED隔离级别。

• ISOLATION_READ_UNCOMMITTED：这是事务最低的隔离级别，它允许读取该事务尚未提交的数据变更。此隔离级别可能会产生脏读、幻读或不可重复读。

• ISOLATION_READ_COMMITTED：保证一个事务修改的数据提交后才能够被另外一个事务读取。此隔离级别可以阻止脏读，但是幻读或不可重复读仍有可能发生。

• ISOLATION_REPEATABLE_READ：它除了保证一个事务不能读取另外一个事务未提交的数据外，还保证对同一字段多次读取结果都是一致的，除非数据是被自身事务所修改。此隔离级别可以阻止脏读和不可重复读，但幻读仍有可能发生。

• ISOLATION_SERIALIZABLE：最高的隔离级别，完全服从 ACID 的隔离级别。所有的事务依次逐个执行，这样事务之间就完全不可能产生干扰，也就是说，该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读。但是这将严重影响程序的性能，开销巨大，使用场景较少。

事务注解的本质是什么？

@Transactional这个注解仅仅是一些（和事务相关的）元数据，在运行时被事务基础设施读取消费，并使用这些元数据来配置bean的事务行为。 大致来说具有两方面功能：

• 表明该方法要参与事务。
• 配置相关属性来定制事务的参与方式和运行行为。

声明式事务主要得益于Spring AOP。使用一个事务拦截器，在方法调用的前后/周围进行事务性通知（Advice），来驱动事务完成。@Transactional注解既可以标注在类上，也可以标注在方法上。当在类上时，默认应用到类里的所有方法。如果此时方法上也标注了，则方法上的优先级高，另外注意方法必须是public的。