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Spring 框架的底层原理

news 2025/5/6 11:19:19

Spring 框架的底层原理主要包括以下几个方面：

核心容器（IoC 容器）

IoC（控制反转）原理 ：
- 依赖注入（DI） ：这是 IoC 的实现方式之一。在传统的程序开发中，程序组件自己负责创建和管理其依赖对象，而在 Spring 中，这种依赖关系被反转了。例如，一个 BookService 类依赖于 BookRepository 类来完成书籍数据的持久化操作。在没有 Spring 的情况下，BookService 类需要自己创建 BookRepository 的实例。但在 Spring 中，BookService 不再自己创建这个依赖，而是将这个依赖交给 Spring 容器来管理。我们通过配置文件或者注解来告诉 Spring 容器 BookService 需要 BookRepository 作为依赖，Spring 容器会在运行时将这个依赖注入到 BookService 中。
```
// BookRepository.java
public interface BookRepository {void save(Book book);
}// BookRepositoryImpl.java
@Component
public class BookRepositoryImpl implements BookRepository {@Overridepublic void save(Book book) {// 持久化逻辑}
}// BookService.java
@Component
public class BookService {@Autowiredprivate BookRepository bookRepository;public void addBook(Book book) {bookRepository.save(book);}
}
```
  在上面的代码中，@Component 注解用于将 BookRepositoryImpl 和 BookService 类标记为 Spring 管理的组件。@Autowired 注解用于自动装配 BookRepository 依赖，在运行时，Spring 容器会将 BookRepositoryImpl 的实例注入到 BookService 中。
- BeanFactory 和 ApplicationContext ：BeanFactory 是 Spring IoC 容器的基础，它负责创建和管理 Bean（对象）。ApplicationContext 是 BeanFactory 的子接口，提供了更多的功能，如国际化、事件传播等。在配置文件中定义好 Bean 后，通过 ApplicationContext 加载配置文件并获取 Bean。
```
// applicationContext.xml 配置文件示例
<beans><bean id="bookService" class="com.example.BookService"><property name="bookRepository" ref="bookRepositoryImpl"></property></bean><bean id="bookRepositoryImpl" class="com.example.BookRepositoryImpl"></bean>
</beans>// 加载配置文件并获取 Bean 示例
ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
BookService bookService = context.getBean("bookService", BookService.class);
```
  AOP（面向切面编程）
- AOP 基本概念 ：
  - 切面（Aspect） ：是一个横切关注点。例如日志记录、事务管理等，这些关注点通常会横跨多个模块或类。在 Spring 中，切面可以是一个类，通过注解的方式定义。
  - 连接点（Join Point） ：程序执行过程中明确的点，如方法执行、异常处理等。在 Spring AOP 中，连接点主要是方法执行。
  - 通知（Advice） ：在切面的某个特定连接点执行的动作。包括前置通知（在连接点之前执行）、后置通知（在连接点之后执行）等。
  - 切入点（Pointcut） ：定义了切面在哪些连接点上执行。通过表达式来指定，如特定的方法签名等。
  - 目标对象（Target Object） ：被通知的对象。
  - 代理（Proxy） ：Spring AOP 通过代理模式来实现对目标对象的增强。例如，当我们对一个业务类应用 AOP 时，Spring 会创建一个代理对象，代理对象在调用目标方法前后添加我们定义的横切逻辑。
- 底层原理 ：Spring AOP 主要基于动态代理技术。对于实现了接口的类，Spring 会使用 JDK 动态代理；对于没有实现接口的类，Spring 会使用 CGLIB 库来生成代理类。在运行时，当目标对象的方法被调用时，代理会拦截这个调用，按照我们定义的通知类型（如前置通知、后置通知等）来执行相应的横切逻辑，然后再调用原始方法或者在后置通知中处理方法执行后的结果。
```
// 切面类示例
@Aspect
@Component
public class LoggingAspect {// 定义切入点，匹配 com.example 包下所有类的所有方法@Pointcut("execution(* com.example..*(..))")public void logPointcut() {}// 前置通知@Before("logPointcut()")public void beforeLogging(JoinPoint joinPoint) {System.out.println("Before method: " + joinPoint.getSignature().getName());}// 后置通知@After("logPointcut()")public void afterLogging(JoinPoint joinPoint) {System.out.println("After method: " + joinPoint.getSignature().getName());}
}// 目标类
@Component
public class BookService {public void addBook(Book book) {// 添加书籍逻辑System.out.println("Adding book: " + book.getTitle());}
}
```
  当调用 BookService 的 addBook 方法时，Spring AOP 会根据切面类中的定义，在方法执行前后输出相应的日志信息。
  
  事务管理
- 声明式事务管理原理 ：Spring 的声明式事务管理主要是基于 AOP 的。通过在配置文件或注解中声明事务规则，Spring 会自动在方法执行前后添加事务相关的代码。例如，当一个方法被标记为事务方法时，Spring 会在方法执行前开启事务，在方法执行成功后提交事务，在方法执行出现异常时回滚事务。
```
// application.properties 配置文件中开启事务管理
spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/bookdb
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=password
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver// 配置 JPA
spring.jpa.hibernate.ddl-auto=update
spring.jpa.show-sql=true// 业务类示例
@Service
@Transactional
public class BookService {@Autowiredprivate BookRepository bookRepository;public void transferBook(long bookId, String fromUser, String toUser) {// 模拟书籍转移逻辑，开启事务Book book = bookRepository.findById(bookId).orElse(null);if (book != null) {book.setOwner(toUser);bookRepository.save(book);// 模拟可能出现的异常情况if (true) {throw new RuntimeException("Transfer failed");}}}
}
```
  在上面的代码中，@Transactional 注解用于声明事务。当 transferBook 方法被调用时，Spring 会开启一个事务。如果方法执行成功，事务提交；如果方法执行过程中出现异常（如这里人为抛出的 RuntimeException），事务回滚。事务管理器会根据配置的事务规则（如传播行为、隔离级别等）来控制事务的执行。