Spring框架介绍（非常详细）

回顾笔者这几年的 Java Web 开发经历，最初使用 Servlet 与 JSP 技术进行开发，后来使用 SSH 架构进行开发，再后来使用 Spring MVC 架构进行开发，如今使用流行的 Spring Boot 架构进行开发。

在 Java Web 开发领域，Spring 的发展速度大大超出预期，已经成为每个 Java 编程人员必须掌握的框架。Spring 框架以其灵活、简易、快速等特性迅速抢占了Java企业级开发的市场，成为世界上最流行的企业级开发架构。

Spring 发展到今天，已经不仅仅指 Spring Framework，而且还代表 Spring 的整个家族。Spring 可以为 Java 企业级开发提供强有力的支持，其庞大而活跃的社区及持续开源的代码贡献，为各大公司的应用服务提供了基础支撑。

Spring的发展历史

世界上有两种天才，一种是专注于本专业并做出突出贡献的人，另一种是不但在本专业中有所建树，而且在专业之外还有非常高的造诣。例如，爱因斯坦属于前者，而达·芬奇则属于后者。

在 Java 领域也有这么一位天才，他就是悉尼大学的音乐学博士，而且他还是 Spring Framework 的创始人，他的名字叫 Rod Johnson。

2002 年 Rod Johnson 编写了 Expert one-on-one J2EE Development without EJB 一书，书中批评了 J2EE 架构的臃肿和低效，甚至提出，绝大多数的 J2EE 工程根本不需要 EJB。这在当时引起了轩然大波。

为了支持自己的理论，Rod Johnson 编写了超过 30 000 行的基础结构代码，代码中的根包命名为 com.interface21，当时人们称这套开源框架为 interface21，这就是 Spring 框架的前身。从官网的描述中可以看到，Spring 并不是 J2EE 的竞争对手，而是 J2EE 规范的补充及基于规范的实现。

Spring 的版本发布历史如下：

• 2004 年 3 月，Spring 1.0 发布，支持以 XML 文件的方式配置 Bean。
• 2006 年 10 月，Spring 2.0 发布，支持 JDK 5，采用注解方式注入 Bean。
• 2007 年 11 月，更名为 SpringSource，同时发布了 Spring 2.5，支持 JDK 6。
• 2009 年 12 月，Spring 3.0 发布，开始推荐 Java 的配置方式。
• 2013 年 12 月，Spring 4.0 发布，支持 JDK 8，全面支持 Java 的配置方式。
• 2014 年 4 月，Spring Boot 1.0.0 发布。
• 2017 年 9 月，Spring 5.0 发布，支持 JDK 9，新增 Spring WebFlux 特性。

直到本文发布时，Spring 5.3.x 通用版已经发布，Spring Boot 也发布了  2.5.0 通用版。

Spring的特性

Spring 之所以流行并受到广大 Java 编程人员的追捧，究其原因是 Spring 具有以下 5 个关键特性。

1) 灵活

Spring 框架具有灵活、可扩展及集成第三方包的特点，可以方便开发者构建各种应用。它以控制反转（IoC）和依赖注入（DI）为核心提供基础功能。无论是创建一个安全、响应式及基于云平台的微服务，还是创建一个复杂的数据流应用，Spring 都有相应的框架。

2) 多产品化

Spring 家族有多个产品：Spring MVC、Spring Boot、Spring Cloud 等。Spring MVC 提供了 Java Web 的开发架构。Spring Boot 改变了编程方式，结合应用的上下文和自动化配置，可以将其嵌入微服务开发中，还可以结合 Spring Cloud 组件，进行云服务开发。

3) 快速

Spring 框架可以快速启动，快速关闭，快速执行。Spring 5 可以执行异步非阻塞应用，让程序更高效。Spring Boot 可以让开发者更容易搭建一个 Java Web 工程。启动一个 Spring 工程的时间可以达到秒级。

4) 安全

Spring 代码贡献者与专业的安全人员会对 Spring 框架进行测试并修补报告的漏洞，第三方依赖包也会被监控并定期更新，以帮助开发者安全地保存数据。此外，Spring Security 框架使开发者更容易集成标准的安全方案，并为开发者提供默认的安全解决方案。

5) 可支持的社区

Spring 拥有庞大的、全球化的、积极的开源社区，无论开发者有什么问题，都可以在社区中获得支持。此外，Spring 还提供了各种形式的文档和视频等资料都可以在社区中获得支持。此外，Spring 还提供了各种形式的文档和视频等资料供开发者参考。

Spring的体系结构

Spring 是为了解决企业级应用程序开发而创建的。随着 Spring 的发展，Spring 家族出现了多个产品线，包括 Spring Framework、Spring Boot、Spring Cloud、Spring Data、Spring Integration、Spring Batch、Spring Security 和 Spring Cloud Data Flow 等。这里主要介绍 Spring Framework。

如图 1 所示，Spring Framework 是一个分层框架，由多个模块组成，Spring 的这些模块主要包括核心容器模块、数据访问和集成模块、Web模块、AOP（面向切面编程）模块、植入（Instrument）模块、消息传输（Messaging）模块和测试模块等，这些模块都构建在核心容器模块之上。

1、核心容器

核心容器（Core Container）模块提供了 Spring 框架的基本功能，分为 Core（即spring-core）、Beans（即spring-beans）、Context（即spring-context）和 Expression（即spring-expression）4 个子模块。

Core 和 Beans 是整个 Spring 框架的基础模块，也是 Spring 的控制反转与依赖注入的基本实现模块，Spring 的其他模块依赖 Core 和 Beans 这两个模块：

1. spring-core：其他模块的核心，包含 Spring 框架的核心工具类，Spring 的其他模块都要使用该包里的类。
2. spring-beans：核心模块，定义对 Bean 的支持，负责访问配置文件，以及创建和管理 Bean，支持依赖注入和控制反转的相关操作。该模块有几个核心接口：BeanFactory 接口、BeanDefinition 接口和 BeanPostProcessor 接口：
   •     BeanFactory 接口是工厂模式的具体实现，开发者无须自己编程去实现单例模式，它允许开发者把依赖关系的配置和描述从程序逻辑中解耦；
   •     BeanDefinition 接口是对 Bean 的描述；
   •     BeanPostProcessor 接口可以动态修改 Bean 的属性。
3. spring-context：上下文模块，是 Spring 运行时容器，提供对 Spring 的上下文支持，并提供一个框架式的对象访问方式，类似于一个 JNDI 注册表。Application-Context 接口是该模块的关键，通过它可以方便、快捷地取出依赖注入的 Bean。ApplicationContext 接口的实现类很多，如 ClassPathXmlApplicationContext、FileSystemXmlApplicationContext 和 AnnotationConfigApplicationContext 等。为了整合第三方库到 Spring 应用程序的上下文中，Spring 还提供了spring-context-support 模块。该模块提供了对高速缓存（EhCache 和 JCache）和调度（CommonJ 和 Quartz）的支持。
4. spring-expression：Spring 的表达式语言，用以帮助 Spring 在运行时查询和操作对象。同时，该表达式还支持设置和获取对象的属性值及方法的调用，以及访问数组、集合和索引器的内容并支持查询和操作运行时对象，是对 JSP 2.1 规范中规定的统一表达式语言（Unified EL, UEL）的扩展。

2、Spring AOP模块

AOP 模块是 Spring 框架的另一个核心模块，主要由 AOP（即 spring-aop）、Aspects（即 spring-aspects）和 Instrument（即 spring-instrument）3 个子模块组成，提供面向切面的编程架构：

• spring-aop：AOP 的主要实现模块。以 JVM 的动态代理技术为基础，设计出一系列面向切面编程的实现，如前置通知、后置通知、环绕通知、返回通知和异常通知等。同时，以 Pointcut 接口来匹配切入点，可以使用现有的切入点来指定横切面，也可以扩展相关方法，再根据需求进行切入。
• spring-aspects：集成自 AspectJ 框架，主要是为了给 Spring AOP 提供多种 AOP 实现方法。
• spring-instrument：基于 Java SE 中的 java.lang.instrument 进行设计，可以看作 AOP 的一个支援模块。该模块的主要作用是在 JVM 启用时生成一个 agent 代理类，开发者通过这个 agent 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。例如，spring-instrument-tomcat 模块包含支持 Tomcat 的植入代理。

3、数据访问和集成模块

数据访问和集成模块是由 JDBC（即spring-jdbc）、ORM（即spring-orm）、OXM（即spring-oxm）、JMS（即spring-jms）和 Transactions（即spring-transactions）5 个子模块组成的：

• spring-jdbc：主要提供 JDBC 的模板方法、关系型数据库的对象化方式、SimpleJdbc 方式及事务管理来简化 JDBC 编程，它实现的类是 JdbcTemplate、SimpleJdbcTemplate 及NamedParameterJdbcTemplate。通过 JdbcTemplate，消除了不必要的和烦琐的 JDBC 编码。
• spring-orm：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）的实现和事务处理。
• spring-oxm：主要提供一个抽象层以支撑 OXM（Object to XML Mapping，提供一个支持对象或 XML 映射实现的抽象层，将 Java 对象映射成 XML 数据，或者将 XML 数据映射成 Java 对象），如 JAXB、Castor、XMLBeans、JiBX 和 XStream 等。
• spring-jms：发送和接收信息的模块，自 Spring 4.1 以后，它还提供对 spring-messaging 模块的支持。
• spring-transactions：事务控制实现模块。Spring 框架对事务做了很好的封装，通过对该框架的 AOP 进行配置，可以将事务灵活地配置在任何一层，用以实现特殊接口和所有 POJO（普通 Java 对象）的类编程和声明式事务管理。

4、Spring Web模块

Web 模块建立在应用程序的上下文模块之上，为基于 Web 的应用程序提供上下文。该模块主要由 Web（即spring-web）、WebMVC（即spring-webmvc）、WebSocket（即spring-websocket）和 WebFlux（即spring-webflux）4 个子模块组成：

• spring-web：提供最基础的 Web 支持（如文件上传功能），以及初始化一个面向 Web 的应用程序上下文的IoC容器，同时也包含一些与Web相关的支持。
• spring-webmvc：一个 Web-Servlet 模块，实现 Spring MVC（Model-View-Controller）的 Web 应用。Spring 的 MVC 框架让领域模型代码和 Web 表单之间能清晰地分离，并能与Spring Framework的其他功能集成。其中 DispatchServlet 是核心类，它完成对请求的处理与返回。
• spring-websocket：基于 WebSocket 协议的 Web 实现。
• spring-webflux：基于 Reactor 实现异步非阻塞的 Web 框架。

5、Messaging模块

Messaging（即 spring-messaging）模块是从 Spring 4 开始新加入的，它的主要功能是为 Spring 框架集成一些基础的报文传送功能。

6、Test模块

Test（即 spring-test）模块主要为应用测试提供支持，它集成了 JUnit 框架，可以对 Spring 组件进行单元测试和集成测试。