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 

!Spring组成

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：

!关系图

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。

!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。

本文整理了Spring框架原理及部分常见面试题，方便同学们复习。

Spring框架原理及面试题详解

引言

当你在开发一个后台管理系统时，突然遇到需要记录用户操作日志的需求，你会采取什么样的方法？解决此问题的方法有很多种，如：在每个地方都写一遍打印日志的逻辑（这显然是不明智的）、使用代理模式（AOP底层原理）...

本文将带领你使用较理想的解决方案处理这个需求——使用AspectJ提供的AOP库实现日志的记录，并配合Java的Annotation注解来实现在控制器上记录日志。

AOP介绍

在开始前，我将简单介绍AOP的一些概念，如果你对这些概念完全陌生，建议先上网了解相关概念，再继续阅读。

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。

以上术语，你可能会感到些许困惑，不过没关系，我们开始进入到正式的Coding，一步一步实现功能后，再回来此部分看这些概念，就会豁然开朗。

Coding——开始实现日志模块

 引入依赖 

以SpringBoot为例，首先我们从Maven中央仓库引入AOP所需的依赖。在你的pom.xml中添加以下代码：

`xml
		
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
		</dependency>
`

 定义注解 

定义注解目的在于：之后需要打印日志的地方，只需要@Log("模块名称","业务类型")即可。

---

我们使用IDEA右键->New->Java Class->Annotation，文件名为Log.java。代码片段如下：

`java

@Target({ ElementType.PARAMETER, ElementType.METHOD })
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Log {

    /
     * 模块名称
     */
    public String moduleName() default "";

    /
     * 业务类型
     */
    public int businessType() default BusinessType.OTHER; 
    //此处业务类型可以自己定义，完整代码可参考文末本仓库Github
}

`
在Log注解中，我们定义了注解能接收的两个参数：模块名称、业务类型。并将Target目标指定为METHOD方法，即方法注解。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)表明此注解不仅被保存到class文件中，在JVM加载class文件之后，此注解仍然存在。

 编写切面类 

日志切面的核心代码，这个类中的代码将动态地注入到注解所在方法的横截面中，并实现日志的记录。

`java

@Component
@Aspect
public class LogAspect {

    @Pointcut("@annotation(com.yeliheng.blogcommon.annotation.Log)")
    public void pointcut() {}

    @AfterReturning(pointcut = "pointcut()", returning = "jsonResponse")
    public void doReturningLogRecord(JoinPoint joinPoint, Object jsonResponse) {
        recordLog(joinPoint,null,jsonResponse);
    }

    @AfterThrowing(value = "pointcut()", throwing = "e")
    public void doThrowingLogRecord(JoinPoint joinPoint, ApiException e) {
        recordLog(joinPoint,e,null);
    }

    private void recordLog(JoinPoint joinPoint, ApiException e, Object jsonResponse) {
        Log log = getAnnotation(joinPoint);
        if(log == null) {
            return;
        }
        //TODO: 记录日志的具体逻辑 如：获取各种信息，写入数据库等操作...

    }

    /
     * 通过反射获取注解
     */
    private Log getAnnotation(JoinPoint joinPoint) {
        Signature signature = joinPoint.getSignature();
        MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) signature;
        Method method = methodSignature.getMethod();
        if(method != null) {
            return method.getAnnotation(Log.class);
        }
        return null;
    }
   
}

`

要实现切面类，我们需要在类前加入两个注解：@Component,@Aspect，以供Spring IoC容器进行管理。Spring的IoC容器读取到Aspect注解时，会自动查找带有@Aspect的Bean，然后根据@AfterReturning、@AfterThrowing等拦截器注解把AOP注入到特定的Bean中。

拦截器注解说明：
- @AfterReturning: 当方法正常返回时会被此拦截器拦截。
- @AfterThrowing: 当方法运行过程中有异常抛出时，会被此拦截器拦截。

在doReturningLogRecord和doThrowingLogRecord，我们都传入一个joinPoint，并在recordLog方法中通过joinPoint获取我们定义的自定义注解——@Log，并可以通过反射从连接点获取到方法名称和类名。

弄清楚了拦截器方法的作用，我们就可以在recordLog方法中编写具体的记录日志的逻辑。如：记录操作时间，操作人，操作地点等，并把这些信息写入数据库中。

 开始使用 

编写完切面类后，不出意外的话你的自定义注解的日志已经可以正常使用并且记录用户日志了。但是我们要如何使用它呢？

`java

    @Log(moduleName = "新增用户",businessType = BusinessType.INSERT)
    @PostMapping
    public CommonResponse<Object> add(@Validated @RequestBody User user) {
        userService.insertUser(user);
        return CommonResponse.success();
    }

`

使用的方法非常简单，只需要在对应的控制器方法上，加上@Log("模块名称","业务类型")，JVM就会通过自身的动态代理功能将对应的代码编译成字节码并织入到对应的横截面中。这就是AOP面向切面编程的最佳实践。

总结 #

本文介绍如何使用Spring AOP实现对用户操作日志的记录，如需深入了解Spring AOP运行原理，请前往Spring官网，查阅Spring手册或通过源代码进行深入分析。

完整代码参见：Github

本文将使用AOP面向切面编程，基于SpringBoot下的AspectJ实现对用户操作日志的记录。

标签：AOP

Spring框架原理及面试题详解

Spring AOP的最佳实践：在你的系统中记录用户的操作日志