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Spring框架基础：体系结构与核心模块详解

创作时间:

作者:

@小白创作中心

Spring框架基础：体系结构与核心模块详解

引用

CSDN

https://m.blog.csdn.net/qq_44077764/article/details/146172778

Spring框架是Java开发中非常重要的一个技术栈，它以轻量级、可测试和松耦合等特点，解决了企业级应用开发的复杂性问题。本文将详细介绍Spring框架的基础知识、体系结构及其核心模块，帮助读者全面了解这一强大的开发框架。

概述

Spring是一个主流的Java Web开发框架，它是一个轻量级的应用框架，采用分层的Java SE/EE full-stack架构。Spring的核心是IoC（Inverse of Control，控制反转）和AOP（Aspect Oriented Programming，面向切面编程），使用基本的JavaBean完成以前只能由EJB完成的工作，取代了EJB臃肿和低效的开发模式。

在实际开发中，服务器端通常采用三层体系架构：表现层（web）、业务逻辑层（service）和持久层（dao）。Spring对每一层都提供了技术支持，例如在表现层可以与Struts2框架整合，在业务逻辑层可以管理事务和记录日志等，在持久层可以整合Hibernate和JdbcTemplate等技术。

Spring具有简单、可测试和松耦合等特点，不仅可以用于服务器端的开发，也可以应用于任何Java应用的开发中。Spring本质上是一个容器，负责管理对象，给属性赋值，底层使用反射机制。Spring-context和spring-webmvc是Spring的两个重要模块，其中spring-context负责IoC功能，spring-webmvc则用于Web开发，是对Servlet的升级。

详述

Spring框架是一个开放源代码的J2EE应用程序框架，由Rod Johnson发起。Spring解决了开发者在J2EE开发中遇到的许多常见问题，提供了功能强大的IoC、AOP及Web MVC等功能。Spring可以单独应用于构筑应用程序，也可以和Struts、Webwork、Tapestry等众多Web框架组合使用，并且可以与Swing等桌面应用程序AP组合。因此，Spring不仅仅能应用于JEE应用程序之中，也可以应用于桌面应用程序以及小应用程序之中。

Spring框架主要由七部分组成，分别是Spring Core、Spring AOP、Spring ORM、Spring DAO、Spring Context、Spring Web和Spring Web MVC。Spring是一个开源容器框架，它集成各类型的工具，通过核心的Bean factory实现了底层的类的实例化和生命周期的管理。在整个框架中，各类型的功能被抽象成一个个的Bean，这样就可以实现各种功能的管理，包括动态加载和切面编程。

Spring的独特之处在于：

它定位的领域是许多其他流行的framework没有的。Spring致力于提供一种方法管理你的业务对象。
Spring是全面的和模块化的。Spring有分层的体系结构，这意味着你能选择使用它孤立的任何部分，它的架构仍然是内在稳定的。
它的设计从底部帮助你编写易于测试的代码。Spring是用于测试驱动工程的理想的framework。
它对你的工程来说，它不需要一个以上的framework。Spring是潜在地一站式解决方案，定位于与典型应用相关的大部分基础结构。它也涉及到其他framework没有考虑到的内容。

优缺点

优点

方便解耦，简化开发：Spring就像一个大工厂，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。

缺点

Spring依赖反射，反射影响性能；
使用门槛升高，入门Spring需要较长时间；

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。下图展示了Spring的体系结构：

图1 Spring的体系结构

图1中包含了Spring框架的所有模块，这些模块可以满足一切企业级应用开发的需求，在开发过程中可以根据需求有选择性地使用所需要的模块。下面分别对这些模块的作用进行简单介绍。

数据访问/集成

数据访问/集成层包括JDBC、ORM、OXM、JMS和Transactions模块：

JDBC模块：提供了一个JDBC的抽象层，大幅度减少了在开发过程中对数据库操作的编码。
ORM模块：对流行的对象关系映射API，包括JPA、JDO、Hibernate和iBatis提供了的集成层。
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。
Transactions事务模块：支持编程和声明式事务管理实现特殊接口类，并为所有的POJO。

Web模块

Spring的Web层包括Web、Servlet、Struts和Portlet组件：

Web模块：提供了基本的Web开发集成特性，例如多文件上传功能、使用的Servlet监听器的IoC容器初始化以及Web应用上下文。
Servlet模块：包括Spring模型—视图—控制器（MVC）实现Web应用程序。
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MV C实现，类似Web-Servlet模块的功能。

核心容器

Spring的核心容器Core Container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：

Beans模块：提供了BeanFactory，是工厂模式的经典实现，Spring将管理对象称为Bean。
Core核心模块：提供了Spring框架的基本组成部分，包括IoC和DI功能。
Context上下文模块：建立在核心和Beans模块的基础之上，它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。
Expression Language模块：是运行时查询和操作对象图的强大的表达式语言。

其他模块

Spring的其他模块还有AOP、Aspects、Instrumentation以及Test模块：

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。

Spring七大核心模块

Spring Core

Spring Core是Spring的核心容器，提供Spring框架的基本功能。Spring以bean的方式组织和管理Java应用中的各个组件及其关系。Spring使用BeanFactory来产生和管理Bean，它是工厂模式的实现。BeanFactory使用控制反转（IoC）模式将应用的配置和依赖性规范与实际的应用程序代码分开。

Spring的BeanFactory只提供一些基本的bean的存储、获取、依赖注入等功能。Spring的上下文对象（Applic ationContext）是对BeanFactory的扩展，添加了国际化、事件传播等支持。

Spring Context

Spring Context是Spring上下文，是一个配置文件，向Spring框架提供上下文信息。Spring上下文包括企业服务，如JNDI、EJB、电子邮件、国际化、校验和调度功能。

通俗点理解，就是我们需要一个对象，来将Spring配置文件中配置好的bean关系，加载到Spring IoC容器中，而Spring应用上下文就充当了这样的角色。

//创建Spring上下文对象,加载Spring配置文件
ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("spring/applicationContext.xml");
//Xml版本：
ClassPathXmlApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("bean.xml");
//注解版本：
AnnotationConfigApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext("xxConfig.class");

配置文件一般放在resources目录下。applicationContext.xml文件中以xml总是配置对象，交给spring托管。

Spring AOP

Spring AOP是Spring面向切面编程。通过配置管理特性，Spring AOP模块直接将面向方面的编程功能集成到了Spring框架中。所以，可以很容易地使Spring框架管理的任何对象支持AOP。Spring AOP模块为基于Spring的应用程序中的对象提供了事务管理服务。通过使用Spring AOP，不用依赖EJB组件，就可以将声明性事务管理集成到应用程序中。

Spring DAO

JDBC、DAO的抽象层提供了有意义的异常层次结构，可用该结构来管理异常处理，和不同数据库供应商所抛出的错误信息。异常层次结构简化了错误处理，并且极大的降低了需要编写的代码数量，比如打开和关闭链接。

Spring ORM

Spring ORM即对象实体映射。Spring框架插入了若干个ORM框架，从而提供了ORM对象的关系工具，其中包括了Hibernate、JDO和IBatis SQL Map等，所有这些都遵从Spring的通用事物和DAO异常层次结构。

Spring Web

Web上下文模块建立在应用程序上下文模块之上，为基于web的应用程序提供了上下文。所以Spring框架支持与Struts集成，web模块还简化了处理多部分请求以及将请求参数绑定到域对象的工作。

Spring Web MVC

MVC框架是一个全功能的构建Web应用程序的MVC实现。通过策略接口，MVC框架变成为高度可配置的。MVC容纳了大量视图技术，其中包括JSP、POI等，模型来有JavaBean来构成，存放于m当中，而视图是一个街口，负责实现模型，控制器表示逻辑代码，由c的事情。Spring框架的功能可以用在任何J2EE服务器当中，大多数功能也适用于不受管理的环境。Spring的核心要点就是支持不绑定到特定J2EE服务的可重用业务和数据的访问的对象，毫无疑问这样的对象可以在不同的J2EE环境，独立应用程序和测试环境之间重用。

Spring核心模块及其关键组件

Spring Framework是Spring生态的核心基础框架，提供了企业级应用开发所需的核心功能。以下是Spring Framework的核心模块及其关键组件：

1. 核心容器（Core Container）

spring-core：基础工具类，包含依赖注入（DI）的核心支持（如BeanFactory）。
spring-beans：管理对象（Bean）的定义、配置和生命周期（如BeanFactory和ApplicationContext）。
spring-context：扩展spring-beans，提供国际化、事件传播、资源加载等功能（如ApplicationContext）。
spring-expression：支持Spring表达式语言（SpEL），用于动态操作对象。

2. AOP与Instrumentation

spring-aop：面向切面编程（AOP）支持，如动态代理、方法拦截（@AspectJ注解）。
spring-aspects：集成AspectJ的切面编程库。
spring-instrument：提供类加载器级的Instrumentation支持（如Java Agent）。

3. 数据访问与集成（Data Access/Integration）

spring-jdbc：简化JDBC操作（如JdbcTemplate）。
spring-tx：事务管理（如@Transactional、PlatformTransactionManager）。
spring-orm：集成ORM框架（如Hibernate、JPA）。
spring-oxm：对象与XML的映射支持（如JAXB、Castor）。
spring-jms：Java消息服务（JMS）集成。
spring-messaging：消息驱动的架构支持（如Spring Integration的基础）。

4. Web模块

spring-web：基础Web功能（如HTTP客户端、Servlet监听器）。
spring-webmvc：基于Servlet的MVC框架（如@Controller、DispatcherServlet）。
spring-websocket：WebSocket通信支持。
spring-webflux：响应式Web框架（基于Reactor，支持非阻塞IO）。

5. 集成与测试

spring-test：集成JUnit、TestNG的测试支持（如@SpringBootTest）。
spring-jcl：统一的日志门面（替代Commons Logging）。

6. 其他扩展模块

spring-context-support：扩展spring-context，支持缓存（如EhCache）、邮件、任务调度等。
spring-security-core：Spring Security的核心安全功能（需单独引入依赖）。

Spring生态中的其他项目（非Spring Framework核心）

Spring Boot：快速构建独立应用的脚手架（内嵌Tomcat、自动配置）。
Spring Security：完整的安全框架（认证、授权）。
Spring Data：统一的数据访问抽象（如Spring Data JPA、MongoDB）。
Spring Cloud：分布式系统开发工具集（如服务发现、配置中心）。
Spring Batch：批处理任务框架。
Spring Session：分布式会话管理。

示例依赖（Maven）

<!-- 核心容器 -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-context</artifactId>
    <version>5.3.22</version>
</dependency>
<!-- Web MVC -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-webmvc</artifactId>
    <version>5.3.22</version>
</dependency>
<!-- 事务管理 -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-tx</artifactId>
    <version>5.3.22</version>
</dependency>