Spring框架核心技术解析

📕我是廖志伟,一名Java开发工程师、《Java项目实战——深入理解大型互联网企业通用技术》(基础篇)、(进阶篇)、(架构篇)清华大学出版社签约作家、Java领域优质创作者、CSDN博客专家、阿里云专家博主、51CTO专家博主、产品软文专业写手、技术文章评审老师、技术类问卷调查设计师、幕后大佬社区创始人、开源项目贡献者。

📘拥有多年一线研发和团队管理经验,研究过主流框架的底层源码(Spring、SpringBoot、SpringMVC、SpringCloud、Mybatis、Dubbo、Zookeeper),消息中间件底层架构原理(RabbitMQ、RocketMQ、Kafka)、Redis缓存、MySQL关系型数据库、 ElasticSearch全文搜索、MongoDB非关系型数据库、Apache ShardingSphere分库分表读写分离、设计模式、领域驱动DDD、Kubernetes容器编排等。不定期分享高并发、高可用、高性能、微服务、分布式、海量数据、性能调优、云原生、项目管理、产品思维、技术选型、架构设计、求职面试、副业思维、个人成长等内容。

Java程序员廖志伟

🌾阅读前,快速浏览目录和章节概览可帮助了解文章结构、内容和作者的重点。了解自己希望从中获得什么样的知识或经验是非常重要的。建议在阅读时做笔记、思考问题、自我提问,以加深理解和吸收知识。阅读结束后,反思和总结所学内容,并尝试应用到现实中,有助于深化理解和应用知识。与朋友或同事分享所读内容,讨论细节并获得反馈,也有助于加深对知识的理解和吸收。💡在这个美好的时刻,笔者不再啰嗦废话,现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来,我将为大家呈现正文内容。

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一、IoC容器核心依赖注入实现模式

1. 构造器注入、Setter注入、字段注入、方法注入

  • 构造器注入:通过对象的构造函数注入依赖,这种方式要求依赖必须在对象实例化时就提供,因此适合那些一旦创建就无法更改的依赖。在Spring中,可以通过在类上使用@Autowired注解或通过<constructor-arg>元素在XML配置中进行构造器注入。

  • Setter注入:通过为依赖属性提供setter方法进行注入,这种方式更为灵活,可以在对象实例化后动态设置依赖。Spring支持通过@Autowired注解或通过<property>元素在XML配置中进行setter注入。

  • 字段注入:直接在类中声明依赖类型的字段,Spring容器会自动注入依赖。这种方式简单直接,但不如setter注入灵活,且可能会在编译时暴露类的内部状态。

  • 方法注入:通过定义特定名称的方法(如setDependency)来注入依赖。Spring容器会在适当的时候调用这些方法进行注入。

2. 组件扫描机制

Spring通过@ComponentScan注解指定要扫描的包,自动发现和注册带有@Component@Service@Repository等注解的类为Bean。

3. Bean作用域

  • Singleton:Spring容器初始化时创建一个Bean实例,后续每次请求都返回这个实例。适用于大多数应用场景。

  • Prototype:每次请求都创建一个新的Bean实例。适用于需要独立实例的场景,如事务管理器。

  • Request:每个HTTP请求创建一个新的Bean实例,只在该请求的生命周期内有效。适用于Web应用中的请求处理。

  • Session:每个HTTP会话共享一个Bean实例,适用于需要在用户会话中共享状态的场景。

4. 条件化配置(@Conditional

Spring 4.0引入了@Conditional注解,可以基于不同的条件来注册Bean或启用配置。例如,可以使用@ConditionalOnClass@ConditionalOnMissingBean@ConditionalOnProperty等注解来实现条件化配置。

二、AOP技术体系

1. 代理模式实现

  • JDK动态代理:当目标对象实现了接口时,Spring会使用JDK动态代理来创建代理对象。代理对象通过代理类实现,继承目标对象的接口,并重写相应的方法。

  • CGLIB代理:当目标对象没有实现接口时,Spring会使用CGLIB库来创建代理对象。代理对象是目标对象的子类,通过继承的方式实现代理。

2. 切点表达式语法

切点表达式语法由多个部分组成,包括executionwithinthistargetargs等。例如,execution(* com.example.service.*.*(..))表示匹配所有com.example.service包下Service接口的实现类中的方法。

3. 通知类型

  • 前置通知(Before):在目标方法执行之前执行,可以用来进行权限检查、日志记录等。

  • 后置通知(After):在目标方法执行之后执行,可以用来清理资源、日志记录等。

  • 环绕通知(Around):在目标方法执行前后都可以执行,可以用来控制目标方法的执行流程。

  • 异常通知(AfterThrowing):在目标方法抛出异常时执行,可以用来处理异常。

  • 最终通知(AfterReturning):在目标方法正常执行完成后执行,可以用来清理资源、日志记录等。

三、数据持久化

1. JDBC模板

Spring JDBC模板通过简化JDBC编程,提供了一系列模板方法,如queryForObjectquery等,简化了数据库操作。

2. 事务管理

Spring的事务管理支持编程式和声明式两种方式。编程式事务通过TransactionTemplatePlatformTransactionManager实现,声明式事务通过@Transactional注解实现。

3. ORM集成

Spring支持Hibernate、JPA等多种ORM框架,可以通过集成这些ORM框架来实现数据持久化。

4. 会话管理

Spring通过SessionFactoryEntityManagerFactory来管理ORM框架的会话。

5. JPA规范实现

Spring Data JPA通过提供JPA操作的接口和抽象,简化了JPA的使用。

6. 多数据源配置

Spring支持配置多个数据源,通过设置数据源名称和事务管理器来实现对多个数据库的支持。

四、Web开发体系

1. MVC架构

Spring Web MVC是一个基于MVC模式的Web框架,将Web应用程序分解为模型、视图和控制器三个主要组件。

2. 组件

  • 控制器(Controller):处理用户请求,返回响应,可以通过@RequestMapping@GetMapping等注解来指定处理路径。

  • 视图解析器(ViewResolver):解析视图名称,返回对应的视图对象,可以通过实现ViewResolver接口或使用InternalResourceViewResolver等内置视图解析器。

  • 数据绑定:Spring MVC使用@ModelAttribute@RequestParam等注解将请求参数绑定到模型对象。

3. RESTful支持

Spring MVC支持RESTful风格的URL,通过@RestController@RequestMapping等注解实现RESTful接口。

4. 异常处理机制

Spring MVC提供了一套完善的异常处理机制,可以通过@ControllerAdvice@ExceptionHandler等注解来处理异常。

5. 文件上传下载

Spring MVC支持文件上传和下载,可以通过CommonsMultipartFileMultipartFile接口来处理文件上传,通过HttpServletResponseHttpServletRequest来处理文件下载。

五、安全框架

1. 认证流程

Spring Security的认证流程包括用户登录、认证成功、认证失败等步骤。可以通过自定义认证处理器、用户详情服务、认证成功处理器等来实现自定义认证流程。

2. 授权模型

Spring Security的授权模型基于角色和权限。可以通过定义角色、权限和访问控制策略来实现对资源的访问控制。

3. CSRF防护

Spring Security通过在请求中添加CSRF令牌来防止跨站请求伪造攻击。

4. OAuth2集成

Spring Security支持OAuth2认证,可以通过集成spring-security-oauth2依赖来实现OAuth2认证。

5. 方法级安全

Spring Security支持方法级安全,可以通过在方法上使用@PreAuthorize@PostAuthorize等注解来实现方法级安全。

六、高级特性

1. 事件发布/监听机制

Spring通过ApplicationEventApplicationListener接口来实现事件发布/监听机制。可以通过自定义事件和监听器来实现组件间的通信。

2. SpEL表达式

Spring表达式语言(SpEL)可以用于访问对象属性、调用方法、执行运算等。例如,#bean.id可以访问容器中名为id的Bean的属性。

3. 响应式编程(WebFlux

Spring WebFlux是基于响应式编程的Web框架,支持异步、非阻塞的编程模型。可以通过使用MonoFlux等响应式类型来编写WebFlux应用程序。

4. 测试框架集成

Spring支持多种测试框架,如JUnit、TestNG等。可以通过使用@SpringBootTest@DataJpaTest等注解来简化测试。

5. 缓存抽象

Spring提供了缓存抽象,支持多种缓存实现,如EhCache、Redis等。可以通过使用@Cacheable@CachePut@CacheEvict等注解来使用缓存。

七、Spring Boot生态

1. 自动配置原理

Spring Boot通过自动配置原理,根据类路径下依赖的jar包和配置文件自动配置应用程序。自动配置的核心是Spring的@Configuration注解,通过使用@EnableAutoConfiguration注解来启用自动配置。

2. Starter机制

Spring Boot提供了Starter依赖,简化了依赖管理。每个Starter都包含了一组相关的依赖,如spring-boot-starter-web包含Spring MVC和Servlet依赖。

3. Actuator监控

Spring Boot Actuator提供了一组端点,可以监控应用程序的健康状况、配置信息等。可以通过访问/actuator/health端点来获取应用程序的健康信息。

4. 配置文件体系

Spring Boot使用properties或yaml格式的配置文件,通过使用@ConfigurationProperties注解可以将配置文件中的属性绑定到Bean属性。

通过以上对Spring框架相关知识点的详细描述,我们可以看到,Spring框架是一个功能强大且灵活的Java应用开发平台,涵盖了IoC容器、AOP、数据持久化、Web开发、安全框架等多个方面。掌握这些知识点,有助于开发者更好地理解和使用Spring框架,提高Java应用开发的效率和质量。

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内容概要:本书《Deep Reinforcement Learning with Guaranteed Performance》探讨了基于李雅普诺夫方法的深度强化学习及其在非线性系统最优控制中的应用。书中提出了一种近似最优自适应控制方法,结合泰勒展开、神经网络、估计器设计及滑模控制思想,解决了不同场景下的跟踪控制问题。该方法不仅保证了性能指标的渐近收敛,还确保了跟踪误差的渐近收敛至零。此外,书中还涉及了执行器饱和、冗余解析等问题,并提出了新的冗余解析方法,验证了所提方法的有效性和优越性。 适合人群:研究生及以上学历的研究人员,特别是从事自适应/最优控制、机器人学和动态神经网络领域的学术界和工业界研究人员。 使用场景及目标:①研究非线性系统的最优控制问题,特别是在存在输入约束和系统动力学的情况下;②解决带有参数不确定性的线性和非线性系统的跟踪控制问题;③探索基于李雅普诺夫方法的深度强化学习在非线性系统控制中的应用;④设计和验证针对冗余机械臂的新型冗余解析方法。 其他说明:本书分为七章,每章内容相对独立,便于读者理解。书中不仅提供了理论分析,还通过实际应用(如欠驱动船舶、冗余机械臂)验证了所提方法的有效性。此外,作者鼓励读者通过仿真和实验进一步验证书中提出的理论和技术。
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