Spring基础篇之基本概念 [ Mi1k7ea ]

0x00 参考

本笔记直接参考或引自如下链接文章：

https://www.w3cschool.cn/wkspring/

http://c.biancheng.net/spring/

0x01 Spring简介

Spring是一个轻量级的Java Web开发框架，是分层的Java SE/EE full-stack轻量级开源框架，以IoC（Inverse of Control，控制反转）和AOP（Aspect Oriented Programming，面向切面编程）为内核，使用基本的JavaBean完成以前只可能由EJB完成的工作，取代了EJB臃肿和低效的开发模式。

Spring的优点如下：

方便解耦，简化开发：Spring就是一个大工厂，可以将所有对象的创建和依赖关系的维护交给Spring管理；
方便集成各种优秀框架：Spring不排斥各种优秀的开源框架，其内部提供了对各种优秀框架（如Struts2、Hibernate、MyBatis等）的直接支持；
降低Java EE API的使用难度：Spring对Java EE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应用的难度大大降低；
方便程序的测试：Spring支持JUnit4，可以通过注解方便地测试Spring程序；
AOP编程的支持：Spring提供面向切面编程，可以方便地实现对程序进行权限拦截和运行监控等功能；
声明式事务的支持：只需要通过配置就可以完成对事务的管理，而无须手动编程；

0x02 Spring体系结构

Spring框架采用分层架构，根据不同的功能被划分成了多个模块，这些模块大体可分为Data Access/Integration、Web、AOP、Aspects、Messaging、Instrumentation、Core Container和Test，如图：

Core Container（核心容器）

Spring的核心容器是其他模块建立的基础，由Beans模块、Core核心模块、Context上下文模块和Expression Language表达式语言模块组成，具体介绍如下：

Core模块：提供了框架的基本组成部分，包括IoC和依赖注入功能；
Beans模块 ：提供BeanFactory，是工厂模式的经典实现，Spring将管理对象称为Bean；
Context模块：是在Core和Beans模块的基础上建立起来的，以一种类似于JNDI注册的方式访问对象，是访问定义和配置任何对象的媒介。ApplicationContext接口是上下文模块的焦点；
SpEL模块：提供了强大的表达式语言，用于在运行时查询和操作对象图；

它们之间的完整依赖关系如下：

Data Access/Integration（数据访问/集成）

数据访问/集成层包括JDBC、ORM、OXM、JMS和Transactions模块（注：JDBC=Java Data Base Connectivity，ORM=Object Relational Mapping，OXM=Object XML Mapping，JMS=Java Message Service），它们的细节如下：

JDBC模块：提供了JDBC抽象层，大幅度减少了在开发过程中对数据库操作的编码；
ORM模块：提供了对流行的对象关系映射API的集成，包括JPA、JDO和Hibernate等。通过此模块可以让这些ORM框架和spring的其它功能整合，比如前面提及的事务管理；
OXM模块：提供了一个支持对象/XML映射的抽象层实现，如JAXB、Castor、XMLBeans、JiBX和XStream；
JMS模块：指Java消息服务，包含的功能为生产和消费的信息。从Spring 4.1开始，集成了spring-messaging模块；
Transactions事务模块：为实现特殊接口类及所有的POJO支持编程式和声明式事务管理（注：编程式事务需要自己写beginTransaction()、commit()、rollback()等事务管理方法，声明式事务是通过注解或配置由spring自动处理，编程式事务粒度更细）；

Web模块

Spring的Web层包括Web、Servlet、Struts和Portlet组件，具体介绍如下：

Web模块：提供面向Web的基本功能和面向Web的应用上下文，比如多部分（multipart）文件上传功能、使用Servlet监听器初始化IoC容器等。它还包括HTTP客户端以及Spring远程调用中与web相关的部分；
Servlet模块：包括Spring模型—视图—控制器（MVC）实现Web应用程序；
MVC模块：为Web应用提供了模型视图控制（MVC）和REST Web服务的实现。Spring的MVC框架可以使领域模型代码和Web表单完全地分离，且可以与Spring框架的其它所有功能进行集成；
WebSocket模块：为WebSocket-based提供了支持，而且在Web应用程序中提供了客户端和服务器端之间通信的两种方式；
Struts模块：包含支持类内的Spring应用程序，集成了经典的Struts Web层；
Portlet模块：提供了在Portlet环境中使用MVC实现，类似Web-Servlet模块的功能，并反映了spring-webmvc模块的功能；

其他模块

Spring的其他模块还有 AOP、Aspects、Instrumentation 以及 Test 模块，具体介绍如下：

AOP模块：提供了面向切面编程实现，允许定义方法拦截器和切入点，将代码按照功能进行分离，以降低耦合性；
Aspects模块：提供与AspectJ的集成，是一个功能强大且成熟的面向切面编程（AOP）框架；
Instrumentation模块：提供了类工具的支持和类加载器的实现，可以在特定的应用服务器中使用；
Test模块：支持Spring组件使用JUnit或TestNG框架的测试；
Messaging模块：为STOMP提供了支持作为在应用程序中WebSocket子协议的使用。它也支持一个注解编程模型，它是为了选路和处理来自WebSocket客户端的STOMP信息；

0x03 Spring开发环境准备

使用Spring框架时，只需将Spring的四个基础包和commons-logging包复制到项目的lib目录并发布到类路径中即可。

commons-logging包下载地址：http://commons.apache.org/proper/commons-logging/download_logging.cgi

本地环境用的：spring-framework-4.1.6.RELEASE-dist，commons-logging-1.2。

0x04 Spring目录结构和基础jar包

解压并打开我们下载的spring-framework-4.1.6.RELEASE-dist可看到Spring有如下目录：

名称	作用
docs	包含 Spring 的 API 文档和开发规范
libs	包含开发需要的 JAR 包和源码包
schema	包含开发所需要的 schema 文件，在这些文件中定义了 Spring 相关配置文件的约束

在libs目录中，包含了Spring框架提供的所有JAR文件，其中有四个JAR文件是Spring框架的基础包，分别对应Spring容器的四个模块，具体如下：

名称	作用
spring-core-4.1.6.RELEASE.jar	包含 Spring 框架基本的核心工具类，Spring 其他组件都要用到这个包中的类，是其他组件的基本核心。
spring-beans-4.1.6.RELEASE.jar	所有应用都要用到的，它包含访问配置文件、创建和管理 bean 以及进行 Inversion of Control（IoC）或者 Dependency Injection（DI）操作相关的所有类。
spring-context-4.1.6.RELEASE.jar	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
spring-expression-4.1.6.RELEASE.jar	定义了 Spring 的表达式语言。需要注意的是，在使用 Spring 开发时，除了 Spring 自带的 JAR 包以外，还需要一个第三方 JAR 包 commons.logging 处理日志信息

0x05 第一个Spring程序——HelloWorld

在IDEA新建项目，右键项目目录->Open Module Settings->Project Settings->Libraries中添加Springframework的包和commons-logging的包。

接着在src目录下新建com.mi1k7ea包，在其中新建HelloWorld.java和MainApp.java文件。

HelloWorld.java，是一个Bean：

package com.mi1k7ea;

public class HelloWorld {
    private String message;
    
    public void setMessage(String message){
        this.message  = message;
    }
    
    public void getMessage(){
        System.out.println("Your Message : " + message);
    }
}

MainApp.java，：

package com.mi1k7ea;

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

public class MainApp {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("Beans.xml");
        HelloWorld obj = (HelloWorld) context.getBean("helloWorld");
        obj.getMessage();
    }
}

关于主要程序有以下两个要点需要注意：

第一个是我们使用框架的ClassPathXmlApplicationContext()函数来创建应用程序的上下文。这个API加载beans的配置文件并最终基于所提供的API，它处理创建并初始化所有的对象，即在配置文件中提到的beans；
第二个是使用已创建的上下文的getBean()方法来获得所需的bean。这个方法使用bean的ID返回一个最终可以转换为实际对象的通用对象。一旦有了对象，你就可以使用这个对象调用任何类的方法；

另外，还需要在src目录下创建一个Bean的XML配置文件，作为粘合Bean的粘合剂即类。Spring的配置文件名称是可以自定义的，一般情况下是命名为applicationContext.xml（或bean.xml），这里我们定义为Beans.xml，其中beans标签中的各个属性是Spring的约束配置：

<?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-3.0.xsd">
    <bean id="helloWorld" class="com.mi1k7ea.HelloWorld">
        <property name="message" value="mi1k7ea"/>
    </bean>
</beans>

Beans.xml用于给不同的Bean分配唯一的ID，并且控制不同值的对象的创建，而不会影响Spring的任何源文件。这里给com.mi1k7ea.HelloWorld这个Bean分配了值为helloWorld的id，在MainApp主程序中通过传入id参数调用getBean()即可成功获取到指定的Bean。

运行输出如下，可以看到，在程序执行时对象的创建并不是通过new一个类完成的，而是由Spring容器管理实现的，这就是后面讲到的Spring IoC容器思想的工作机制：