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Spring IOC容器设计理念与常见底层核心注解

Spring Framework是一个Java平台，为开发Java应用程序提供全面的基础架构支持。Spring处理基础架构，因此您可以专注于您的应用程序。

Spring允许您从“普通旧Java对象”（POJO）构建应用程序，并以非侵入方式将企业服务应用于POJO。此功能适用于Java SE编程模型以及完整和部分Java EE。

作为应用程序开发人员，您可以从Spring平台中受益的示例如下：

  • 使Java方法在数据库事务中执行，而不必处理事务API。
  • 使本地Java方法成为远程过程，而无需处理远程API。
  • 使本地Java方法成为管理操作，而无需处理JMX API。
  • 使本地Java方法成为消息处理程序，而无需处理JMS API。

Spring Framework由大约20个模块组成的功能组成。这些模块分为核心容器，数据访问/集成，Web，AOP（面向方面​​编程），仪器，消息传递和测试，如下图所示。

Spring IOC容器设计理念与常见底层核心注解

1. Spring Core Container

模块作用: Core 和 Beans 模块是框架的基础部分，提供 IoC (转控制)和依赖注入特性。 这里 的基础 概念是 BeanFactory，它提供对 Factory 模式的经典实 现来消除对程序’性单 例模式的需要，并真 正地允许你从程序逻辑中分离出依赖关系和配置。

1.1 Core

主要包含 Spring 框架基本的核心工具类， Spring 的其他组件都要用到这个包里的类， Core模块是其他组件的基本核心。

1.2 Beans (BeanFacotry的作用)

它包含访问配置文件、创建和管理 bean 以及进行 Inversion of Control I Dependency Injection ( IoC/DI )操作相关的所有类。

1.3 Context(处理BeanFactory，还是ApplicationContext的作用)

构建于 Core 和 Beans 模块基础之上，提供了一种类似JNDI 注册器的框架式的对象访问方 法。 Context 模块继承了 Beans 的特性，为 Spring 核 心提供了大量 扩展，添加了对 国际化(例如资源绑定)、事件传播、资源加载和对 Context 的透明创 建的支持。 Context 模块同时 也支持 J2EE 的一些特 性，ApplicationContext 接口是 Context 模块的关键

本质区别:(使用BeanFacotry的bean是延时加载的,ApplicationContext是非延时加载的)

1.4 Expression Language

模块提供了强大的表达式语言，用于在运行时查询和操纵对象。 它是 JSP 2.1 规范中定义的 unifed expression language 的扩展。 该语言支持设直/获取属性的值，属性的分配，方法的调用，访问数组上下文( accessiong the context of arrays )、 容器和索引器、逻辑和算术运算符、命名变量以及从Spring的 IoC 容器中根据名称检 索对象。 它也支持 list 投影、选择和一般的 list 聚合

2. Spring Data Access/Integration

2.1 JDBC

模块提供了一个 JDBC 抽象层，它可以消除冗长的 JDBC 编码和解析数据库厂 商特有的错误代码。这个模块包含了 Spring 对 JDBC 数据访问进行封装的所有类

2.2 ORM 模块为流行的对象-关系映射 API

如 JPA、 JDO、 Hibernate、 MyBatis 等，提供了 一个交互层。 利用 ORM 封装包，可以混合使用所 有 Spring 提供的特性进行 O/R 映射， 如简单声明性事务管理。

2.3 OXM 模块提供了一个对 ObjecνXML 映射实现的抽象层

Object/XML 映射实现包括 JAXB、 Castor、 XMLBeans、 JiBX 和 XStrearn

2.4 JMS ( Java Messaging Service )

模块主要包含了 一些制造和消费消息的特性。

2.5 Transaction

支持编程和声明性的事务管理，这些事务类必须实现特定的接口，并 且对所有的 POJO 都适用

3. Spring Web

Web 模块:提供了基础的面向 Web 的集成特性。 例如，多文件上传、使用 servlet listeners 初始化

IoC 容器以及一个面向 Web 的应用上下文。 它还包含 Spring 远程支持中 Web 的相关部分。

4. Spring Aop

  • Aspects 模块提供了对 AspectJ 的集成支持。
  • Instrumentation 模块提供了 class instrumentation 支持和 classloader 实现，使得可以在特定的应用服务器上使用

5. Spring Test

Test 模块支持使用 JUnit 和 TestNG 对 Spring 组件进行测试

6. Spring 容器继承图

Spring IOC容器设计理念与常见底层核心注解

7. 控制反转和依赖注入

什么是控制反转？

这里有必要先了解软件设计的一个重要思想：依赖倒置原则(Dependency Inversion Principle )

什么事依赖倒置原则？假设我们设计一辆汽车:先设计轮子，然后根据轮子大小设计底盘，接着根据底 盘设计车身，最后根据车身设计好整个汽车。这里就出现了一个“依赖”关系:汽车依赖车身，车身依赖 底盘，底盘依赖轮子

Spring IOC容器设计理念与常见底层核心注解

上图看上去没有什么毛病?但是 万一轮胎尺寸改了,那么地盘需要改，地盘改了，车身也改了，让后整个汽车构造都改了. 然后汽车公司倒闭了......................

董事长依赖总经理挣钱，总经理依赖部门经理挣钱，部门经理依赖员工争取，那么员工离职了怎么办??????????

反过来............假如汽车公司决定修改轮胎的 我们就只需要改动轮子的设计，而不需要动底盘，车身，汽车 的设计了。

Spring IOC容器设计理念与常见底层核心注解

IOC 的思想最核心的地方在于，资源不由使用资源的双方管理，而是不使用资源的第三方管理。这样可以带来很多好处，如下：

  • 资源集中管理，实现资源的可配置和易管理
  • 降低了使用资源的双方的依赖程度，也就是耦合度

二、Spring IOC 容器底层注解使用

1、xml配置文件的形式 VS 配置类的形式

1⃣ 基于xml的形式定义Bean的信息

<?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.xsd"
//定义一个Bean的信息
<bean id="car" class="com.niuh.compent.Car"></bean>
</beans>
复制代码

去容器中读取Bean

public static void main( String[] args ) {
   ClassPathXmlApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");
   System.out.println(ctx.getBean("person")); 
}
复制代码

2⃣ 基于读取配置类的形式定义Bean信息

@Configuration
public class MainConfig {
    @Bean
    public Person person(){
        return new Person();
    }
}
复制代码

注意: 通过@Bean的形式是使用的话， bean的默认名称是方法名，若@Bean(value="bean的名称") 那么bean的名称是指定的

去容器中读取Bean的信息(传入配置类)

public static void main( String[] args ) {
    AnnotationConfigApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(MainConfig.class);
    System.out.println(ctx.getBean("person")); 
}
复制代码

2、在配置类上写@CompentScan注解来进行包扫描

@Configuration
@ComponentScan(basePackages = {"com.niuh.testcompentscan"}) 
public class MainConfig {
}
复制代码

1⃣ 排除用法 excludeFilters（排除@Controller注解的和NiuhService的）

@Configuration
@ComponentScan(basePackages = {"com.niuh.testcompentscan"},excludeFilters = {
@ComponentScan.Filter(type = FilterType.ANNOTATION,value = {Controller.class}),
@ComponentScan.Filter(type = FilterType.ASSIGNABLE_TYPE,value = {NiuhService.class}) })
public class MainConfig {
}
复制代码

2⃣ 包含用法 includeFilters，注意：若使用包含的用法，需要把useDefaultFilters属性设置为false（true表示扫描全部）

@Configuration
@ComponentScan(basePackages = {"com.niuh.testcompentscan"},includeFilters = {
@ComponentScan.Filter(type = FilterType.ANNOTATION,value = {Controller.class, Service.class}) },useDefaultFilters = false)
public class MainConfig {
}
复制代码

3⃣ @ComponentScan.Filter type的类型

*   注解形式的FIlterType.ANNOTATION @Controller @Service @Repository @Compent
*   指定类型的FilterType.ASSIGNABLE_TYPE @ComponentScan.Filter(type = FilterType.ASSIGNABLE_TYPE,value = {NiuhService.class}) })
*   aspectj 类型的 FilterType.ASPECTJ (不常用)
*   正则表达式的 FilterType.REGEX (不常用)
*   自定义的 FilterType.CUSTOM
复制代码
public enum FilterType {
    //注解形式 比如@Controller @Service @Repository @Compent 
    ANNOTATION,
    //指定的类型 
    ASSIGNABLE_TYPE,
    //aspectJ形式的 
    ASPECTJ,
    //正则表达式的 
    REGEX,
   //自定义的 
   CUSTOM
}
复制代码

FilterType.CUSTOM 自定义类型如何使用

public class NiuhFilterType implements TypeFilter {
    @Override
    public boolean match(MetadataReader metadataReader, MetadataReaderFactory metadataReaderFactory) throws IOException {
        //获取当前类的注解源信息
        AnnotationMetadata annotationMetadata = metadataReader.getAnnotationMetadata();
        //获取当前类的class的源信息
        ClassMetadata classMetadata = metadataReader.getClassMetadata();
        //获取当前类的资源信息
        Resource resource = metadataReader.getResource();
       if(classMetadata.getClassName().contains("dao")) { 
            return true;
       }
       return false; 
    }
}

@ComponentScan(basePackages = {"com.niuh.testcompentscan"},includeFilters = { @ComponentScan.Filter(type = FilterType.CUSTOM,value = NiuhFilterType.class)},useDefaultFilters = false)
public class MainConfig {
}
复制代码

3、配置Bean的作用域对象

1⃣ 在不指定@Scope的情况下，所有的bean都是单实例的bean，而且是饿汉加载（启动启动实例就创建好了）

@Bean
public Person person() {
    return new Person(); 
}
复制代码

2⃣ 指定@Scope为prototype 表示为多实例，而且还是懒汉加载模式（IOC容器启动的时候，并不会创建对象，而是在第一次使用的时候才会创建）

@Bean
@Scope(value = "prototype") 
public Person person() {
    return new Person(); 
}
复制代码

3⃣ @Scope 指定的作用域方法取值

  • singleton 单实例的(默认)
  • prototype 多实例的
  • request 同一次请求
  • session 同一个会话级别

4、Bean的懒加载 @lazy

主要针对单实例的bean ，容器启动的时候，不创建对象，在第一次使用的时候才会创建该对象

@Bean
@Lazy
public Person person() {
    return new Person(); 
}
复制代码

5、@Conditional 进行条件判断等

场景,有二个组件NiuhAspect 和 NiuhLog ，我的NiuhLog组件是依赖于NiuhAspect的组件 应用:自己创建一个NiuhCondition的类 实现Condition接口

public class TulingCondition implements Condition { 
    /**
    *
    * @param context
    * @param metadata 
    * @return
    */
    @Override
    public boolean matches(ConditionContext context, AnnotatedTypeMetadata metadata) {
        //判断容器中是否有tulingAspect的组件 
        if(context.getBeanFactory().containsBean("tulingAspect")) {
            return true; 
        }
        return false; 
    }
}

public class MainConfig {
    @Bean
    public NiuhAspect niuhAspect() {
        return new NiuhAspect();
    }
    //当切 容器中有niuhAspect的组件，那么niuhLog才会被实例化. @Bean
    @Conditional(value = NiuhCondition.class)
    public NiuhLog niuhLog() {
        return new NiuhLog(); 
    }
} 
复制代码

6、往IOC容器中添加组件的方式

1⃣ 通过@CompentScan + @Controller @Service @Respository @compent

适用场景：针对我们自己写的组件可以通过该方式来进行加载到容器中。

2⃣ 通过@Bean 的方式来导入组件（适用于导入第三方组件的泪）

3⃣ 通过@Import 来导入组建（导入组件的id为全类名路径）

@Configuration
@Import(value = {Person.class, Car.class}) 
public class MainConfig {
}
复制代码
  • 通过@Import 的ImportSeletor类实现组件的导入 (导入组件的id为全类名路径)
public class NiuhImportSelector implements ImportSelector { 
    //可以获取导入类的注解信息
    @Override
    public String[] selectImports(AnnotationMetadata importingClassMetadata) {
        return new String[]{"com.niuh.testimport.compent.Dog"}; 
    }
} 

@Configuration
@Import(value = {Person.class, Car.class, NiuhImportSelector.class}) 
public class MainConfig {
}
复制代码
  • 通过@Import的 ImportBeanDefinitionRegister导入组件 (可以指定bean的名称)
public class NiuhBeanDefinitionRegister implements ImportBeanDefinitionRegistrar { 
    @Override
    public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata importingClassMetadata, BeanDefinitionRegistry registry) { //创建一个bean定义对象
        RootBeanDefinition rootBeanDefinition = new RootBeanDefinition(Cat.class);
        //把bean定义对象导入到容器中
        registry.registerBeanDefinition("cat",rootBeanDefinition); 
    }
}

@Configuration
//@Import(value = {Person.class, Car.class})
//@Import(value = {Person.class, Car.class, TulingImportSelector.class})
@Import(value = {Person.class, Car.class, NiuhImportSelector.class, NiuhBeanDefinitionRegister.class}) 
public class MainConfig {
}
复制代码

4⃣ 通过实现FactoryBean 接口来实现注册组建

public class CarFactoryBean implements FactoryBean<Car> {
    //返回bean的对象
    @Override
    public Car getObject() throws Exception {
        return new Car(); 
    }
    //返回bean的类型
    @Override
    public Class<?> getObjectType() {
        return Car.class; 
   }
    //是否为单例
    @Override
    public boolean isSingleton() {
        return true; 
    }
}
复制代码

7、Bean的初始化方法和销毁方法

1⃣ 什么是Bean 的生命周期？

bean的创建-------> 初始化 ---------> 销毁方法

由容器管理Bean的生命周期，我们可以通过自己指定bean的初始化方法和bean的销毁方法

@Configuration
public class MainConfig {
    //指定了bean的生命周期的初始化方法和销毁方法.
    @Bean(initMethod = "init",destroyMethod = "destroy") 
    public Car car() {
        return new Car(); 
    }
}
复制代码

针对单实例bean的话，容器启动的时候，bean的对象就创建了，而且容器销毁的时候，也会调用Bean的销毁方法

针对多实例bean的话,容器启动的时候，bean是不会被创建的而是在获取bean的时候被创建，而且bean的销毁不受 IOC容器的管理.

2⃣ 通过InitializingBean 和 DisposableBean 的2个接口实现bean的初始化以及销毁方法

@Component
public class Person implements InitializingBean,DisposableBean {
    public Person() { 
        System.out.println("Person的构造方法");
    }
    
    @Override
    public void destroy() throws Exception {
        System.out.println("DisposableBean的destroy()方法 "); 
    }
    
    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        System.out.println("InitializingBean的 afterPropertiesSet方法"); 
    }
}
复制代码

3⃣ 通过JSR250规范提供的注解 @PostConstruct 和 @ProDestory 标注的方法

@Component
public class Book {
    public Book() {
        System.out.println("book 的构造方法");
    }
    
    @PostConstruct 
    public void init() {
        System.out.println("book 的PostConstruct标志的方法"); 
   }
   
    @PreDestroy
    public void destory() {
        System.out.println("book 的PreDestory标注的方法"); 
    }
}
复制代码

4⃣ 通过Spring的BeanPostProcessor的 bean的后置处理器会拦截所有bean创建过程

postProceessBeforInitialization 在init方法之前调用

postProcessAfterInitialization 在init方法之后调用

@Component
public class NiuhBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        System.out.println("TulingBeanPostProcessor...postProcessBeforeInitialization:"+beanName);
        return bean; 
    }
    
    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        System.out.println("TulingBeanPostProcessor...postProcessAfterInitialization:"+beanName);
        return bean; 
    }
}
复制代码

BeanPostProcessor 的执行时机

populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper) 
initializeBean{
    applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization() 
    invokeInitMethods{
        isInitializingBean.afterPropertiesSet
    自定义的init方法 
    }
    applyBeanPostProcessorsAfterInitialization()方法 
}
复制代码

8、通过@Value + @PropertySource来给组件赋值

public class Person {
    //通过普通的方式 
    @Value("一角钱")
    private String firstName;
    
    //spel方式来赋值 
    @Value("#{28-8}")
    private Integer age; 
    
   通过读取外部配置文件的值 
   @Value("${person.lastName}") 
   private String lastName;
}

@Configuration
@PropertySource(value = {"classpath:person.properties"}) //指定外部文件的位置 
public class MainConfig {
    @Bean
    public Person person() {
        return new Person();
    }
}
复制代码

9、自动装配

@AutoWired的使用

自动注入：

//一个Dao
@Repository
public class NiuhDao { 
}

@Service
public class NiuhService {
    @Autowired
    private NiuhDao niuhDao;
}
复制代码

结论：

1⃣ 自动装配首先按照类型进行装配，若在IOC容器中发现了多个相同类型的组件，那么就按照属性名称来进行装配

@Autowired

private NiuhDao niuhDao;
复制代码

比如，容器中有二个NiuhDao类型的组件，一个叫niuhDao，一个叫niuhDao2

那么我们通过@AutoWired 来修饰的属性名称时niuhDao，那么就加载容器的niuhDao组件，若属性名称为niuhDao2那么就加载niuhDao2组件。

2⃣ 假设我们需要指定特定的组件来进行装配，我们可以通过使用@Qualifilter("niuhDao")来指定装配的组件或者在配置类上的@Bean加上@Primary注解

@Autowired 
@Qualifier("niuhDao") 
private NiuhDao niuhDao2;
复制代码

3⃣ 假设容器中即没有niuhDao 和 niuhDao2，那么在装配的时候就会抛出异常

No qualifying bean of type 'com.niuh.testautowired.NiuhDao' available

若我们想不抛异常 ，我们需要指定 required为false的时候可以了

@Autowired(required = false)
@Qualifier("niuhDao") 
private NiuhDao niuhDao2;
复制代码

4⃣ @Resource （JSR250规范）

功能和@AutoWired的功能差不多一样，但是不支持@Primary 和@Qualifier的支持

5⃣ @InJect （JSR330规范）

需要导入jar包以来，功能支持@Primary功能 ,但是没有Require=false的功能

<dependency>
    <groupId>javax.inject</groupId>
    <artifactId>javax.inject</artifactId>
    <version>1</version>
</dependency>
复制代码

6⃣ 使用autowired 可以标注在方法上

标注在set方法上

//@Autowired
public void setNiuhLog(NiuhLog niuhLog) {
    this.niuhLog = niuhLog; 
}
复制代码

标注在构造方法上

@Autowired
public NiuhAspect(NiuhLog niuhLog) {
    this.niuhLog = niuhLog; 
}
复制代码

标注在配置类上的入参中（可以不写）

@Bean
public NiuhAspect niuhAspect(@Autowired NiuhLog niuhLog) {
    NiuhAspect niuhAspect = new NiuhAspect(niuhLog);
    return niuhAspect; 
}
复制代码

10、我们自己的组件需要使用spring ioc 的底层组件的时候，比如ApplicationContext等，我们可以通过实现XXXAware接口来实现

@Component
public class NiuhCompent implements ApplicationContextAware,BeanNameAware {
    private ApplicationContext applicationContext;
    
    @Override
    public void setBeanName(String name) {
        System.out.println("current bean name is :【"+name+"】");
    }
    
    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        this.applicationContext = applicationContext; 
    }
}
复制代码

11、通过@Profile 注解来根据环境激活标识不同的Bean

@Profile 标识在类上，那么只有当前环境匹配，整个配置类才会生效

@Profile 标识在Bean上，那么只有当前环境的Bean才会被激活

没有标志为@Profile的bean 不管在什么环境都可以被激活

@Configuration
@PropertySource(value = {"classpath:ds.properties"})
public class MainConfig implements EmbeddedValueResolverAware {
    @Value("${ds.username}")
    private String userName;
     
    @Value("${ds.password}") 
    private String password;
    
   private String jdbcUrl; 
   
   private String classDriver;
   
    @Override
    public void setEmbeddedValueResolver(StringValueResolver resolver) {
        this.jdbcUrl = resolver.resolveStringValue("${ds.jdbcUrl}");
        this.classDriver = resolver.resolveStringValue("${ds.classDriver}"); 
    }
    
    //标识为测试环境才会被装配 @Bean
    @Profile(value = "test")
    public DataSource testDs() {
        return buliderDataSource(new DruidDataSource()); 
    }
    
    //标识开发环境才会被激活 @Bean
    @Profile(value = "dev")
    public DataSource devDs() {
        return buliderDataSource(new DruidDataSource());
    }
    
    //标识生产环境才会被激活 @Bean
    @Profile(value = "prod")
    public DataSource prodDs() {
        return buliderDataSource(new DruidDataSource());
    }

    private DataSource buliderDataSource(DruidDataSource dataSource) { 
        dataSource.setUsername(userName); 
        dataSource.setPassword(password); 
        dataSource.setDriverClassName(classDriver); 
        dataSource.setUrl(jdbcUrl);
        return dataSource; 
    }
}
复制代码

激活切换环境的方法

方法一：通过运行时jvm参数来切换 -Dspring.profiles.active=test|dev|prod

方法二：通过代码方式来激活

public static void main(String[] args) {
    AnnotationConfigApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(); 
    ctx.getEnvironment().setActiveProfiles("test","dev");
    ctx.register(MainConfig.class); 
    ctx.refresh(); 
    printBeanName(ctx);
}
复制代码
原文  https://juejin.im/post/5d1ec38c51882512a8101efe
正文到此结束
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