Spring技术内幕：设计理念和总体架构概述

程序员都很崇拜技术大神，很大一部分是由于他们发现和解决问题的能力，特别是线上出现紧急问题时，老是可以快速定位和解决。

一方面，他们有深厚的技术基础，对应用的技术知其因此然，另外一方面，在采坑的过程当中不断总结，积累了不少经验。

相信你们都使用过Spring，有些人了解它的核心：IOC和AOP，但只是了解它们的基本概念、使用了反射和动态代理，关于如何管理对象、代理的具体实现了解的比较浅。

有些人使用Spring MVC，使用Spring集成数据库、事务、消息队列以简化操做，但对集成的具体设计思路和实现了解的也比较浅。

我也这一块也比较菜，因此，后面的一段时间会梳理和总结Spring相关的技术原理，以「Spring技术内幕：深刻解析Spring架构与设计原理」书籍为核心，结合本身的使用经验和疑问，以及网络上大牛的文章，来补足本身这方面的缺失。

这本书做者是计文柯，以Spring源代码为依托，从宏观上揭示了Spring的设计思路和架构思想，从微观上剖析了Spring各功能模块的实现原理和运行机制。一方面但愿读者能经过深刻了解Spring的底层机制来更好地解决实际开发中遇到的各类难题，另外一方面是但愿读者能吸取Spring设计和实现中的优秀方法和思想。

全书共三部分，分别阐述了Spring的核心、组件和应用。第一部分详细分析了IOC容器和AOP实现，第二部分阐述了基于Spring IOC容器和AOP的Java EE组件在Spring中的实现，第三部分讲述了一些基于Spring的典型应用的实现。

本篇先对设计理念和总体架构作个概述，从总体上看看Spring的设计目标和架构，经过本篇，你会了解到：

• Spring的设计目标
• Spring的总体架构
• Spring的各个子项目介绍

设计目标

简单来讲，Spring的设计目标是为咱们提供一个一站式的轻量级应用开发平台，抽象了应用开发中遇到的共性问题。

做为平台，它考虑到了企业应用资源的使用，好比数据的持久化、数据集成、事务处理、消息中间件、分布式式计算等高效可靠处理企业数据方法的技术抽象。

轻量级是相对于传统J2EE而言的，传统的J2EE开发，须要依赖按照J2EE规范实现的J2EE应用服务器，设计和实现时，须要遵循一系列的接口标准，这种开发方式耦合性高，使应用在可测试性和部署上都有影响，对技术的理解和要求相对较高。

使用Spring进行开发，对开发人员比较轻量，可使用POJO和JavaBean的开发方式，使应用面向接口开发，充分支持了面向对象的设计方法。经过IOC容器减小了直接耦合，经过AOP以动态和非侵入的方式增长了服务的功能，为灵活选取不一样的服务实现提供了基础，这也是Spring的核心。

开发过程当中的共性问题，Spring封装成了各类组件，并且Spring经过社区，造成了一个开放的生态系统，好比Spring Security就是来源于一个社区贡献Acegi.

总体架构

从整体来看，Spring分为3层，最底层是核心层，包括IOC、AOP等核心模块，中间层是封装的JavaEE服务、做为中间的驱动组件，最上层是各个应用。

下图是Spring官网的一个架构图，介绍下其组成部分：

核心容器

由spring-core、spring-beans、spring-context、spring-context-support和spring-expression模块组成：

spring-core和spring-beans提供框架的基础部分，包括IOC功能，BeanFactory是一个复杂的工厂模式的实现，将配置和特定的依赖从实际程序逻辑中解耦。

context模块创建在core和beans模块的基础上，增长了对国际化的支持、事件广播、资源加载和建立上下文，ApplicationContext是context模块的重点。

spring-context-support提供对常见第三个库的支持，集成到spring上下文中，好比缓存(ehcache,guava)、通讯(javamail)、调度(commonj,quartz)、模板引擎等(freemarker,velocity)。

spring-expression模块提供了一个强大的表达式语言用来在运行时查询和操做对象图，这种语言支持对属性值、属性参数、方法调用、数组内容存储、集合和索引、逻辑和算数操做及命名变量，而且经过名称从spring的控制反转容器中取回对象。

AOP和服务器工具

spring-aop模块提供面向切面编程实现，单独的spring-aspects模块提供了aspectj的集成和适用。

spring-instrument提供一些类级的工具支持和ClassLoader级的实现，用于服务器。spring-instrument-tomcat针对tomcat的instrument实现。

消息组件

spring框架4包含了spring-messaging模块，从spring集成项目中抽象出来，好比Messge、MessageChannel、MessageHandler及其余用来提供基于消息的基础服务。

数据访问/集成

数据访问和集成层由JDBC、ORM、OXM、JMS和事务模块组成。

spring-jdbc模块提供了不须要编写冗长的JDBC代码和解析数据库厂商特有的错误代码的JDBC抽象出。

spring-tx模块提供可编程和声明式事务管理。

spring-orm模块提供了领先的对象关系映射API集成层，如JPA、Hibernate等。

spring-oxm模块提供抽象层用于支持Object/XML maping的实现，如JAXB、XStream等。

spring-jms模块包含生产和消费消息的功能，从Spring4.1开始提供集成spring-messaging模块。

Web

Web层包含spring-web、spirng-webmvc、spring-websocket和spring-webmvc-portlet模块组成。

spring-web模块提供了基本的面向web开发的集成功能，例如多文件上传、使用servert listeners和web开发应用程序上下文初始化IOC容器。也包含HTTP客户端以及spring远程访问的支持的web相关部分。

spring-webmvc包含spring的model-view-controller和REST web services 实现的Web应用程序。

spring-webmvc-portlet模块提供了MVC模式的portlet实现，protlet与Servlet的最大区别是请求的处理分为action和render阶段，在一个请求中，action阶段只执行一次，但render阶段可能因为用户的浏览器操做而被执行屡次。

测试

spring-test模块支持经过组合Junit或TestNG来进行单元测试和集成测试，提供了连续的加载ApplicationContext而且缓存这些上下文。

各个子项目介绍

从配置到安全，从web应用到大数据——不管您的应用程序须要什么样的基础设施，都有一个Spring项目来帮助您构建它，Spring是模块化的设计。

Spring Boot

简化新Spring应用的初始搭建以及开发过程，使用特定的方式进行配置，使开发人员再也不须要定义样板化的配置，实现快速开发。

Spring Cloud

为分布式系统开发提供工具集，基于Spring Boot，为基于JVM的云应用开发中的配置管理、服务发现、断路器、智能路由、控制总线、全局锁、决策竞选、分布式会话、集群状态管理等操做提供了一种简单的开发方式，其下有不少子项目：

• 分布式/版本化配置：Spring Cloud Config
• 服务注册和发现：Netflix Eureka 或者 Spring Cloud Eureka（对前者的二次封装）
• 路由：Spring Cloud Zuul，基于 Netflix Zuul
• service - to - service调用：Spring Cloud Feign
• 负载均衡：Spring Cloud Ribbon 基于 Netflix Ribbon 实现
• 断路器：Spring Cloud Hystrix
• 分布式消息传递：Spring Cloud Bus

Spring Cloud Data Flow

Data flow 是一个用于开发和执行大范围数据处理、批量运算、持续运算的统一编程模型和托管服务。

Spring Cloud Data Flow 是基于原生云对Spring XD的从新设计，项目目标是简化大数据应用的开发。Spring XD的流处理和批处理模块的重构分别基于spring boot的stream和task/batch的微服务程序。这些程序原生的支持像 Apache YARN、Apache Mesos和Kubernetes等现代运行环境，都是自动部署单元。

Spring Data

数据访问模块，提供了对JDBC及ORM很好的支持，随着NOSQL和BigData的兴起，出现了愈来愈多的新技术，好比非关系型数据库、MapReduce框架，为了让spring开发者能更方便地使用这些新技术，经过Spring Data，开发者能够用Spring提供的相对一致的方式访问位于不一样类型的数据存储中的数据。

Spring Integration

在企业软件开发过程当中，常常会遇到与外部系统集成，Spring Integration为Spring编程模型提供了一个支持企业集成模式的扩展，在应用程序中提供轻量级的消息机制，经过声明式的适配器与外部系统进行集成。

Spring Integraton中有几个基本的概念：

• Message：带有元数据的Java对象；
• Channel：传递消息的管道；
• Message Endpoint：消息的处理端，在处理端能够对消息进行转换、路由、过滤、拆分、聚合等操做；

还可使用Channel Adapter，这是应用程序与外界交互的地方，输入是Inbound、输出则是Outbound，可选的链接类型有不少，好比AMQP、JDBC、Web Services、FTP、JMS、XMPP、多种NoSQL数据库等等。只需经过简单的配置文件就能将全部这些东西串联在一块儿，实现复杂的集成工做。

Spring Batch

简化及优化大量数据的批处理操做，支持事务、并发、流程、监控、纵向和横向扩展，提供统一的接口管理和任务管理。

例如它提供了不少方法来读取大型的文件（好比1GB的CSV、XML文件），在数据库中加载或更新几万甚至几十万条记录，若是直接select出全部记录，以致于拖垮整个系统，而使用了Spring Batch，框架会帮助他每次捞取一部分记录进行分页，在更新时分批进行提交。

Spring Security

一款Spring的认证和安全工具。其前身是Acegi，目标是为Spring应用提供一个安全服务，好比用户认证、受权等。

它使用Servlet规范中的Filter保护Web请求并限制URL级别的访问，还可以使用Spring AOP保护方法调用——借助于对象代理和使用通知，可以确保只有具有适当权限的用户才能访问安全保护的方法。

它很是灵活，可以基于各类数据存储来认证用户。它内置了多种常见的用户存储场景，如内存、关系型数据库以及LDAP，还能够编写并插入自定义的用户存储实现。

Spring HATEOAS

先来理解HATEOAS：你们都听过过REST，它的定位为「分布式超媒体应用」的架构风格，文中提到了HATEOAS(Hypermedia as the engine of application state)的概念，超媒体即应用状态引擎，即返回结果中提供连接，连向其余API方法，使得用户不查文档，也知道下一步应该作什么。

好比获取一篇文章，非HATEOAS的响应例子是：

GET /posts/1 HTTP/1.1
Connection: keep-alive
Host: blog.example.com
{
    "id" : 1,
    "body" : "My first blog post",
    "postdate" : "2015-05-30T21:41:12.650Z"
}
复制代码

而HATEOAS的响应例子是：

{
    "id" : 1,
    "body" : "My first blog post",
    "postdate" : "2015-05-30T21:41:12.650Z",
    "links" : [
        {
            "rel" : "self",
            "href" : http://blog.example.com/posts/1,
            "method" : "GET"
        }
    ] 
}

复制代码

为了简化签入或获取超连接等操做，Spring HATEOAS提供了相关的支持。

Spring Rest DOCS

能够生成准确可读的RESTful Service文档，Spring 官方文档都是用Spring REST Docs生成的。

基于单元测试生成文档片断，不会侵入到源码中，因此就不会使得源码变得愈来愈臃肿，支持markdown，修改一行配置代码便可支持生成 MarkDown 语法的文档片断。

默认的，在构建的时候，会首先运行单元测试，便生成了文档片断，而后在打包时，经过添加 asciidoctor-maven-plugin 插件便可生成最终的文档，只要是规范的开发过程，文档都会随版本的每次发布而自动更新。

Spring Social

使用 Spring Social 的最大好处在于它已经提供了对主流社交网站的支持，只须要简单配置便可，对于一些不太经常使用的社交网站，也能够从社区中找到相应的组件。

Spring AMQP

基于Spring框架的AMQP消息解决方案，提供模板化的发送和接收消息的抽象层，提供基于消息驱动的POJO，使在Spring应用中使用AMQP消息服务器变得更为简单，SpringSource旗下的Rabbit MQ就是一个开源的基于AMQP的消息服务器。

Spring Web Flow

Spring Web Flow是Spring MVC 的扩展，它支持开发基于流程的应用程序。它将流程的定义与实现流程行为的类和视图分离开来，具备同时处理多个HTTP请求、管理会话状态、数据事务处理，支持AJAX来构建丰富的客户端体验，而且提供对JSF的支持。

Spring LDAP

Spring LDAP是一个用于操做LDAP的Java框架。它是基于Spring的JdbcTemplate模式，可以帮助开发人员简化操做。

Spring Session

Spring Session提供了一套建立和管理Servlet HttpSession的方案。Spring Session提供了集群Session功能，默认采用外置的Redis来存储Session数据，以此来解决Session共享的问题。

Spring Shell

Spring Shell提供交互式的Shell，可让你使用简单的基于Spring的编程模型来开发命令。

Spring Kafka

spring for kafka对原生的kafka client consumer的封装与集成。

Spring Statemachine

它的主要功能是帮助开发者简化状态机的开发过程，让状态机结构更加层次化。

Spring IO Platform

能够认为是一个依赖维护平台，该平台将相关依赖汇聚到一块儿，针对每一个依赖，都提供了一个版本号。

主要是解决依赖版本冲突问题，在使用Spring的时候，常常会使用到第三方库，通常你们都是根据经验挑选一个版本号或挑选最新的，风向较大，很容易冲突。

Spring IO Platform能很好地解决这些问题，咱们在添加第三方依赖的时候，不须要写版本号，它可以自动帮咱们挑选一个最优的版本。

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