Spring框架核心技术解析

我是廖志伟

于 2025-08-08 15:08:02 发布

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分类专栏： Java场景面试宝典文章标签： Spring Framework Java Microservices

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📕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）、《解密程序员的思维密码——沟通、演讲、思考的实践》作者、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

💡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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在 Spring 框架中，核心容器是其最基础的部分，它负责管理应用程序中的对象，即 Bean。Bean 是 Spring 容器创建和管理的对象，它们被注入到应用程序的其他部分。Spring 容器主要有两种类型：BeanFactory 和 ApplicationContext。

BeanFactory 是 Spring 容器的基础形式，它提供了基本的依赖注入功能。它通过配置文件或编程方式来配置 Bean 的生命周期、作用域和依赖关系。BeanFactory 主要用于简单的应用程序，因为它不提供高级功能，如事件发布、国际化支持等。

ApplicationContext 是 BeanFactory 的子接口，它提供了更丰富的功能。它不仅包含 BeanFactory 的所有功能，还提供了事件发布、国际化支持、资源加载等高级功能。ApplicationContext 主要用于复杂的应用程序，因为它提供了更多的便利性和灵活性。

在 Spring 中，控制反转（IoC）和依赖注入（DI）是两个核心概念。IoC 是指将对象的创建和依赖关系的配置从应用程序代码中分离出来，由 Spring 容器来管理。DI 是 IoC 的实现方式，它允许 Spring 容器在运行时将依赖关系注入到对象中。

Spring 容器通过反射机制来创建对象，并自动注入它们的依赖关系。这个过程称为自动装配，它可以通过 XML 配置、注解或 Java 配置来实现。

Bean 生命周期管理是 Spring 框架的另一个重要特性。Spring 容器负责管理 Bean 的整个生命周期，包括创建、初始化、使用和销毁。Spring 容器提供了多种初始化和销毁回调接口，如 init-method 和 destroy-method，以及 initDestroy 和 destroy 方法。

Bean 作用域定义了 Bean 的生命周期和共享方式。Spring 支持多种作用域，包括单例（Singleton）、原型（Prototype）、请求（Request）和会话（Session）等。单例作用域表示每个 Bean 在应用程序中只有一个实例，而原型作用域表示每个请求都创建一个新的 Bean 实例。

在 Spring 中，注解驱动开发提供了简洁的配置方式。通过使用 @Component、@Service、@Repository 和 @Autowired 等注解，可以轻松地将 Bean 注入到应用程序中。这些注解简化了配置过程，并提高了代码的可读性和可维护性。

Java 配置是 Spring 提供的另一种配置方式，它允许使用 Java 代码来配置 Bean。通过使用 @Configuration 和 @Bean 注解，可以创建和配置 Bean。

XML 配置驱动是 Spring 的传统配置方式，它使用 XML 文件来配置 Bean。虽然这种方式在大型应用程序中仍然很常见，但注解驱动开发已经逐渐成为主流。

Spring 表达式语言（SpEL）是 Spring 提供的一种表达式语言，它允许在运行时动态地访问和操作对象属性。SpEL 可以用于配置文件、注解和代码中，以实现更灵活的配置和操作。

在 Spring AOP 中，面向切面编程（AOP）是一种编程范式，它允许将横切关注点（如日志记录、事务管理）与业务逻辑分离。AOP 通过切面（Aspect）来实现横切关注点的抽象和封装。

切面是包含横切关注点代码的模块。它定义了横切关注点的实现，如通知（Advice）和切点（Pointcut）。通知是切面中定义的代码片段，它在特定的连接点（Join Point）执行。切点是匹配连接点的表达式。

在 Spring AOP 中，通知分为五种类型：@Before、@After、@Around、@AfterThrowing 和 @AfterReturning。@Before 通知在目标方法执行之前执行，@After 通知在目标方法执行之后执行，@Around 通知在目标方法执行之前和之后都执行，@AfterThrowing 通知在目标方法抛出异常时执行，@AfterReturning 通知在目标方法正常返回时执行。

在 Spring 数据访问与集成中，JDBC 抽象层提供了对 JDBC 操作的简化封装。JdbcTemplate 是 Spring 提供的一个高级 JDBC 抽象类，它简化了数据库操作，如查询、更新和删除。

事务管理是 Spring 数据访问与集成的重要特性。Spring 支持声明式事务和编程式事务。声明式事务通过使用 @Transactional 注解来声明事务边界，而编程式事务则通过编程方式来管理事务。

事务传播机制定义了事务的边界和传播行为。Spring 支持多种事务传播机制，如 REQUIRED、REQUIRES_NEW、SUPPORTS、MANDATORY、NOT_SUPPORTED 和 NEVER。

在 Spring 数据访问与集成中，ORM 集成提供了对各种对象关系映射（ORM）框架的支持，如 Hibernate、JPA 和 MyBatis。Spring 通过提供 ORM 框架的集成和抽象，简化了数据访问层的开发。

Spring Data 是 Spring 提供的一个数据访问框架，它提供了对各种数据存储技术的支持，如 JPA、MongoDB 和 Redis。Spring Data 通过提供 Repository 接口和自动配置功能，简化了数据访问层的开发。

在 Spring Web 与 MVC 中，DispatcherServlet 是 Spring MVC 的前端控制器，它负责接收客户端请求并调用相应的处理器来处理请求。

控制器（@Controller 或 @RestController）是 Spring MVC 的核心组件，它负责处理客户端请求并返回响应。控制器通过使用注解来映射请求和处理逻辑。

请求映射（@RequestMapping、@GetMapping、@PostMapping）用于将 HTTP 请求映射到控制器方法。这些注解允许指定请求的 URL、HTTP 方法和其他属性。

视图解析（ViewResolver）用于解析视图名称并返回相应的视图对象。Spring MVC 支持多种视图技术，如 JSP、Thymeleaf 和 FreeMarker。

数据绑定（@RequestParam、@PathVariable、@RequestBody）用于将请求参数绑定到控制器方法的参数。这些注解允许从请求中提取数据并将其传递给控制器。

返回处理（@ResponseBody、ResponseEntity）用于将控制器方法的返回值转换为 HTTP 响应。这些注解允许将对象序列化为 JSON 或 XML 格式。

文件上传（MultipartFile）用于处理文件上传请求。Spring MVC 提供了 MultipartFile 接口来访问上传的文件。

拦截器（HandlerInterceptor）用于拦截和处理请求。拦截器可以在请求处理之前和之后执行代码，并修改请求和响应。

异常处理（@ControllerAdvice、@ExceptionHandler）用于处理控制器方法抛出的异常。这些注解允许定义异常处理逻辑并返回相应的响应。

Spring WebFlux 是 Spring MVC 的响应式编程版本，它支持异步和非阻塞处理。Spring WebFlux 使用 Reactor 库来处理事件流。

在 Spring Boot 中，自动配置是核心特性之一。Spring Boot 通过自动配置原理来自动配置应用程序所需的 Bean 和依赖关系。

起步依赖（Starter POMs）是 Spring Boot 提供的依赖管理工具，它简化了依赖关系的配置。通过添加相应的 Starter 依赖，Spring Boot 会自动配置所需的库和配置。

嵌入式容器（如 Tomcat、Jetty 和 Undertow）是 Spring Boot 提供的内置容器，它们可以用于启动和运行应用程序。

配置文件（application.properties 或 .yml）用于配置应用程序的属性。Spring Boot 支持多种配置文件格式，如 properties 和 YAML。

Profile 多环境配置允许为不同的环境（如开发、测试和生产）配置不同的属性。

Actuator 是 Spring Boot 提供的应用程序监控和管理工具。它允许收集应用程序的运行时指标、健康检查和配置信息。

Spring Boot CLI 是 Spring Boot 提供的命令行工具，它允许使用命令行来启动和运行应用程序。

在 Spring Cloud 中，服务注册与发现是微服务架构的核心概念之一。服务注册与发现允许服务实例在运行时注册和发现其他服务实例。

Eureka、Nacos、Consul 和 Zookeeper 是常用的服务注册与发现工具。它们允许服务实例注册自己的地址和元数据，并发现其他服务实例。

负载均衡是服务调用的重要特性。Ribbon 和 Spring Cloud LoadBalancer 是常用的负载均衡工具。它们可以根据不同的策略（如轮询、随机或一致性哈希）将请求分配到不同的服务实例。

服务调用是微服务架构中的另一个重要概念。OpenFeign 和 RestTemplate 是常用的服务调用工具。它们允许以声明式的方式调用其他服务。

熔断器（如 Hystrix 和 Resilience4j）用于处理服务调用失败的情况。它们可以防止级联故障，并提供回退机制。

网关（如 Zuul 和 Spring Cloud Gateway）用于路由和过滤请求。它们可以提供统一的入口点，并处理跨域请求、身份验证和授权等。

配置中心（如 Spring Cloud Config 和 Nacos Config）用于集中管理应用程序的配置。它们允许动态刷新配置，并支持多环境配置。

消息总线（如 Spring Cloud Bus）用于在分布式系统中广播事件。它允许将事件从一个服务实例传播到其他服务实例。

链路追踪（如 Sleuth 和 Zipkin）用于跟踪分布式系统的请求路径。它们可以收集请求的跟踪信息，并生成跟踪报告。

分布式事务（如 Seata）用于处理分布式系统中的事务。它支持多种事务模式，如两阶段提交和补偿事务。

在 Spring Security 中，身份认证是确保用户身份安全的重要机制。Spring Security 提供了多种身份认证机制，如表单登录、OAuth2 和 JWT。

授权是确保用户有权访问特定资源的机制。Spring Security 提供了基于角色的访问控制（RBAC）和基于属性的访问控制（ABAC）。

表单登录与注销是 Spring Security 提供的默认身份认证机制。它允许用户通过表单提交用户名和密码来登录和注销。

OAuth2 协议支持是 Spring Security 提供的另一种身份认证机制。它允许第三方应用程序使用 OAuth2 协议来访问受保护的资源。

JWT（JSON Web Token）是一种轻量级的安全令牌，它用于在分布式系统中进行身份认证和授权。

方法级安全（如 @PreAuthorize）允许在方法级别上定义访问控制规则。

CSRF 防护是 Spring Security 提供的一种安全机制，它用于防止跨站请求伪造攻击。

在 Spring 设计模式应用中，工厂模式（如 BeanFactory）用于创建对象实例。它将对象的创建逻辑封装在工厂类中，并允许客户端通过工厂类来获取对象实例。

单例模式（如 Bean 作用域）确保每个 Bean 在应用程序中只有一个实例。

代理模式（如 AOP 动态代理）用于创建代理对象来拦截和修改目标对象的调用。

模板方法（如 JdbcTemplate、RestTemplate）定义了一个算法的骨架，并将一些步骤延迟到子类中实现。

观察者模式（如 ApplicationEvent）允许对象在状态发生变化时通知其他对象。

适配器模式（如 HandlerAdapter）用于将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口。

在 Spring Messaging 中，JMS 集成允许应用程序使用 Java 消息服务（JMS）来发送和接收消息。

Spring Integration 是 Spring 提供的企业集成模式，它允许应用程序集成不同的消息传递系统、服务和其他组件。

Spring Batch 是 Spring 提供的批处理框架，它允许应用程序以批处理方式处理大量数据。

Spring Session 是 Spring 提供的分布式会话管理框架，它允许应用程序在分布式系统中共享会话数据。

Spring Cache 是 Spring 提供的缓存抽象框架，它允许应用程序缓存数据并提高性能。

在并发编程中，线程是程序执行的最小单位。线程生命周期包括新建、就绪、运行、阻塞和终止等状态。

线程同步与锁是确保线程安全的重要机制。synchronized 关键字可以用于方法同步或代码块同步。

volatile 关键字可以确保变量的可见性和禁止指令重排。

Lock 接口提供了更灵活的锁机制，如 ReentrantLock 和 ReadWriteLock。

CAS（Compare-And-Swap）操作是原子操作的一种实现方式，它用于实现无锁编程。

ThreadLocal 用于创建线程局部变量，它允许每个线程都有自己的变量副本。

在并发工具类中，CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore 和 Exchanger 等工具类用于实现线程间的同步和通信。

线程池是用于管理线程的集合，它允许重用线程并提高性能。

Executor 框架提供了线程池的抽象，如 Executor 和 ExecutorService。

ThreadPoolExecutor 是线程池的具体实现，它提供了核心参数，如 corePoolSize 和 maxPoolSize。

Executors 工具类提供了创建线程池的便捷方法，如 newFixedThreadPool 和 newCachedThreadPool。

Fork/Join 框架是一种分治任务执行框架，它可以将任务分解为更小的子任务，并并行执行它们。

并发集合是线程安全的集合类，如 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList/CopyOnWriteArraySet 和 BlockingQueue。

异步编程是并发编程的一种方式，它允许程序在等待某些操作完成时执行其他任务。

Future/FutureTask 和 CompletableFuture 是用于异步编程的工具类。

Reactive 编程是一种异步编程范式，它使用事件流来处理异步数据。

内存模型与 JMM（Java Memory Model）定义了多线程程序中内存的可见性和原子性。

Happens-Before 原则是 JMM 中的一个概念，它用于确保内存操作的顺序。

指令重排序是编译器和处理器为了提高性能而进行的优化。

内存屏障是 JMM 中的另一个概念，它用于确保内存操作的顺序。

MyBatis 是一个流行的对象关系映射（ORM）框架，它允许将对象映射到数据库表。

SqlSessionFactory 是 MyBatis 的工厂类，它用于创建 SqlSession 对象。

SqlSession 是 MyBatis 的会话对象，它用于执行 SQL 语句和获取数据库连接。

Mapper 接口绑定是 MyBatis 的一个特性，它允许将 SQL 映射到接口方法。

XML 映射配置是 MyBatis 的主要配置方式，它使用 XML 文件来定义 SQL 映射和结果映射。

CRUD 标签是 MyBatis 的 XML 映射配置的一部分，它定义了基本的 CRUD 操作。

参数传递是 MyBatis 的一个特性，它允许将参数传递给 SQL 映射。

结果映射是 MyBatis 的一个特性，它允许将 SQL 结果映射到对象属性。

动态 SQL 是 MyBatis 的一个特性，它允许在运行时动态地构建 SQL 语句。

一级缓存是 SqlSession 级别的缓存，它缓存了 SQL 映射的结果。

二级缓存是 Mapper 级别的缓存，它缓存了 SQL 映射的结果。

延迟加载是 MyBatis 的一个特性，它允许在需要时才加载关联对象。

插件机制是 MyBatis 的一个特性，它允许扩展 MyBatis 的功能。

关联查询是 MyBatis 的一个特性，它允许查询关联对象。

一对一、一对多和多对多关联查询是 MyBatis 的关联查询类型。

注解开发是 MyBatis 的另一种配置方式，它使用注解来定义 SQL 映射和结果映射。

Spring 整合是 MyBatis 的一个特性，它允许将 MyBatis 与 Spring 框架集成。

分页插件是 MyBatis 的一个插件，它提供了分页功能。

代码生成器是 MyBatis 的一个工具，它可以根据数据库表结构生成 MyBatis 映射文件和接口。

性能优化是 MyBatis 的一个重要方面，它包括批量操作、SQL 优化和连接池配置。

Dubbo 是一个高性能、轻量级的 Java RPC 框架，它提供了服务注册与发现、服务调用、负载均衡和集群容错等功能。

服务提供者（Provider）是 Dubbo 中的概念，它负责提供服务。

服务消费者（Consumer）是 Dubbo 中的概念，它负责调用服务。

注册中心（Registry）是 Dubbo 中的概念，它用于服务注册与发现。

监控中心（Monitor）是 Dubbo 中的概念，它用于监控服务调用情况。

容器（Container）是 Dubbo 中的概念，它用于管理服务提供者和消费者。

Dubbo 协议是 Dubbo 的默认通信协议，它使用 TCP 长连接。

RMI 协议是 Dubbo 支持的一种通信协议。

Hessian 协议是 Dubbo 支持的一种通信协议。

HTTP/HTTPS 协议是 Dubbo 支持的一种通信协议。

gRPC 协议是 Dubbo 支持的一种通信协议。

WebService 协议是 Dubbo 支持的一种通信协议。

Failover 是 Dubbo 中的集群容错策略，它用于在服务调用失败时自动切换到其他服务实例。

Failfast 是 Dubbo 中的集群容错策略，它用于快速失败并返回错误。

Failsafe 是 Dubbo 中的集群容错策略，它用于忽略失败并返回默认值。

Failback 是 Dubbo 中的集群容错策略，它用于在服务恢复后自动恢复调用。

Forking 是 Dubbo 中的集群容错策略，它用于并行调用多个服务实例。

Broadcast 是 Dubbo 中的集群容错策略，它用于广播调用所有服务实例。

服务分组是 Dubbo 中的概念，它用于将服务实例分组。

服务版本控制是 Dubbo 中的概念，它用于控制不同版本的服务实例。

多协议暴露是 Dubbo 中的概念，它允许使用不同的协议来暴露服务。

服务路由规则是 Dubbo 中的概念，它用于控制请求的路由规则。

动态配置中心是 Dubbo 中的概念，它用于动态配置服务实例。

权重调整是 Dubbo 中的概念，它用于调整服务实例的权重。

服务降级是 Dubbo 中的概念，它用于在服务不可用时降级服务。

高可用机制是 Dubbo 中的概念，它包括服务注册与发现、健康检查、集群容错和限流策略。

监控与运维是 Dubbo 中的概念，它包括 Dubbo Admin 控制台、服务调用统计、依赖关系图和 QoS 运维命令。

SPI 扩展点是 Dubbo 中的概念，它允许扩展 Dubbo 的功能。

Filter 拦截器链是 Dubbo 中的概念，它允许在请求处理过程中添加拦截器。

RouterFactory 是 Dubbo 中的概念，它允许自定义路由规则。

LoadBalance 接口是 Dubbo 中的概念，它允许自定义负载均衡策略。

异步调用是 Dubbo 中的概念，它允许异步调用服务。

参数回调是 Dubbo 中的概念，它允许在服务调用完成后回调参数。

事件通知是 Dubbo 中的概念，它允许在服务调用过程中通知事件。

泛化调用是 Dubbo 中的概念，它允许调用没有接口定义的服务。

隐式参数传递是 Dubbo 中的概念，它允许在服务调用中传递隐式参数。

令牌验证是 Dubbo 中的概念，它用于验证服务调用权限。

Hessian2 是 Dubbo 的默认序列化框架。

Java 原生序列化是 Dubbo 支持的一种序列化框架。

JSON 序列化是 Dubbo 支持的一种序列化框架。

Kryo 是 Dubbo 支持的一种序列化框架。

FST 是 Dubbo 支持的一种序列化框架。

Protobuf 是 Dubbo 支持的一种序列化框架。

Dubbo-spring-boot-starter 是 Dubbo 的 Spring Boot Starter 依赖。

Spring Cloud Alibaba 集成是 Dubbo

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📥博主的人生感悟和目标

Java程序员廖志伟

📙经过多年在CSDN创作上千篇文章的经验积累，我已经拥有了不错的写作技巧。同时，我还与清华大学出版社签下了四本书籍的合约，并将陆续出版。

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