Spring框架核心技术解析

我是廖志伟

于 2025-08-09 19:06:52 发布

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

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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，IoC（控制反转）和DI（依赖注入）是两个紧密相连的核心概念。IoC是一种设计模式，它将对象的创建和依赖关系的配置从对象内部转移到外部容器，从而实现对象之间的解耦。这种模式使得对象更加灵活，易于管理和重用。

IoC的核心思想是将对象的创建和依赖关系的配置交给外部容器（如Spring容器）来管理。在Spring中，IoC容器负责实例化对象、配置对象之间的依赖关系以及管理对象的生命周期。这种模式的好处在于，它允许开发者通过配置文件或注解来定义对象之间的关系，而不是在代码中直接创建和配置对象。

依赖注入是实现IoC的关键机制。它允许容器在对象创建过程中自动注入所需的依赖关系。依赖注入有三种主要的方式：构造器注入、设值注入和字段注入。

构造器注入：在对象的构造函数中注入依赖关系。这种方式要求依赖关系在对象创建时就已经确定，因此适用于依赖关系比较简单的情况。
设值注入：通过setter方法注入依赖关系。这种方式比较灵活，可以在对象创建后动态地注入依赖关系。
字段注入：直接在对象的字段上注入依赖关系。这种方式比较简单，但可能会破坏封装性。

在Spring中，BeanFactory和ApplicationContext是两个主要的IoC容器。BeanFactory提供了基本的IoC功能，而ApplicationContext则提供了更多的功能，如事件发布、国际化支持等。

接下来，我们来看看Bean的生命周期管理。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提供了多种方式来管理Bean的生命周期，包括初始化和销毁方法、生命周期回调接口等。

初始化方法：在Bean创建后，Spring容器会自动调用初始化方法来设置Bean的属性和依赖关系。
销毁方法：当Bean不再需要时，Spring容器会自动调用销毁方法来释放资源。
生命周期回调接口：Spring提供了多种生命周期回调接口，如InitializingBean和DisposableBean，允许开发者自定义Bean的生命周期行为。

Bean的作用域是指Spring容器中Bean的实例化方式。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：每个Spring容器中只有一个Bean实例，该实例在容器启动时创建，在容器关闭时销毁。
原型：每次请求时都会创建一个新的Bean实例。
请求：每个HTTP请求都会创建一个新的Bean实例。
会话：每个HTTP会话都会创建一个新的Bean实例。

在Spring中，注解驱动开发是一种简化配置的方式。通过使用注解，开发者可以省去XML配置文件，直接在类或方法上声明Bean的定义和依赖关系。

@Component：用于声明一个Bean。
@Service：用于声明一个业务层Bean。
@Repository：用于声明一个数据访问层Bean。
@Autowired：用于自动注入依赖关系。

Java配置是另一种简化Spring配置的方式。通过使用Java类来配置Bean，开发者可以完全避免XML配置文件。

@Configuration：用于声明一个配置类。
@Bean：用于定义Bean。

XML配置驱动是Spring传统的配置方式，通过XML文件来定义Bean的定义和依赖关系。

SpEL（Spring表达式语言）是Spring提供的一种表达式语言，用于在运行时动态地访问和操作对象属性、方法、集合等。

在Spring AOP（面向切面编程）中，切面（Aspect）是包含通知（Advice）和切点（Pointcut）的对象。通知是切面在特定时机执行的动作，而切点是匹配目标对象的方法。

通知：包括前置通知（@Before）、后置通知（@After）、返回通知（@AfterReturning）、异常通知（@AfterThrowing）和环绕通知（@Around）。
切点：用于匹配目标对象的方法。

在Spring数据访问与集成中，JDBC抽象（JdbcTemplate）提供了对JDBC操作的简化封装。事务管理（@Transactional）允许开发者以声明式的方式管理事务。

在Spring Web与MVC中，DispatcherServlet是Spring MVC的前端控制器，负责处理HTTP请求并调用相应的控制器方法。控制器（@Controller）负责处理业务逻辑，并返回视图或响应。

在Spring Boot中，自动配置（Auto-Configuration）是一种自动配置Spring应用程序的能力。起步依赖（Starter POMs）提供了一组预定义的依赖关系，简化了Spring Boot应用程序的构建。

在Spring Cloud中，服务注册与发现（Eureka、Nacos）允许服务实例之间相互发现。负载均衡（Ribbon）和服务调用（OpenFeign）提供了服务调用的支持。

在Spring Security中，身份认证（Authentication）和授权（Authorization）是两个核心概念。表单登录与注销、OAuth2协议支持、JWT（JSON Web Token）提供了安全认证的方式。

在Spring设计模式应用中，工厂模式（BeanFactory）、单例模式（Bean作用域）、代理模式（AOP动态代理）等设计模式在Spring框架中得到了广泛应用。

在Spring Messaging中，JMS集成提供了对JMS消息队列的支持。Spring Integration提供了企业集成模式的支持。

在Spring Batch中，批处理提供了对批量数据处理的支持。Spring Session提供了分布式会话管理的支持。

在Spring Cache中，缓存抽象（@Cacheable）提供了对缓存的支持。

在JVM中，类加载子系统（ClassLoader）负责加载类。运行时数据区包括方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器。执行引擎包括解释器和JIT编译器。

在JVM中，内存模型与管理包括堆内存分区、方法区和直接内存。内存溢出类型包括堆溢出、栈溢出和方法区溢出。

在JVM中，垃圾回收机制包括GC算法、垃圾收集器和可达性分析算法。

在JVM中，类加载机制包括加载过程、双亲委派模型和自定义类加载器。

在JVM中，性能监控与调优包括JVM参数配置、工具使用和JIT优化。

在Spring Boot中，核心机制包括自动配置原理、起步依赖、嵌入式容器和外部化配置。

在Spring Boot中，特性包括Actuator、条件注解、Spring Boot CLI和Web开发。

在Spring Boot中，数据访问包括Spring Data JPA、MyBatis集成和事务管理。

在Spring Boot中，高级功能包括缓存抽象、消息队列集成、定时任务和安全控制。

在JVM与Spring Boot关联点中，JVM参数调优对Spring Boot性能影响、类加载机制与Spring Boot自动配置、内存泄漏排查等。

在Spring MVC中，基础架构组件包括DispatcherServlet、HandlerMapping、HandlerAdapter、ViewResolver、HandlerInterceptor等。

在Spring MVC中，注解驱动开发包括@Controller、@RestController、@RequestMapping、@RequestParam、@PathVariable、@RequestBody、@ResponseBody、@ModelAttribute、@SessionAttribute等。

在Spring MVC中，请求处理流程包括客户端请求进入DispatcherServlet、HandlerMapping匹配控制器方法、HandlerAdapter执行目标方法、ViewResolver解析逻辑视图名渲染视图返回响应等。

在Spring MVC中，数据绑定与验证包括数据绑定、类型转换器和校验框架。

在Spring MVC中，视图技术包括JSP、Thymeleaf、FreeMarker、JSON序列化和XML处理。

在Spring MVC中，文件与异常处理包括文件上传、全局异常处理和HTTP状态码控制。

在Spring MVC中，RESTful支持包括HTTP方法映射、HATEOAS和内容协商。

在Spring MVC中，异步处理包括@Async异步方法调用、DeferredResult、Callable和SSE。

在Spring MVC中，国际化与静态资源包括LocaleResolver、静态资源映射和缓存控制。

在Spring MVC中，测试支持包括MockMvc和TestContext框架。

在Spring Cloud中，服务注册与发现包括Eureka、Nacos、Consul、Zookeeper。

在Spring Cloud中，服务调用与负载均衡包括Ribbon、Spring Cloud LoadBalancer、OpenFeign和RestTemplate。

在Spring Cloud中，服务容错与熔断包括Hystrix、Resilience4j和Sentinel。

在Spring Cloud中，网关与路由包括Spring Cloud Gateway、Zuul和API路由规则。

在Spring Cloud中，分布式配置中心包括Spring Cloud Config、Nacos Config和Apollo。

在Spring Cloud中，消息总线与事件驱动包括Spring Cloud Bus和Spring Cloud Stream。

在Spring Cloud中，分布式链路追踪包括Sleuth、Zipkin和SkyWalking。

在Spring Cloud中，分布式事务包括Seata。

在Spring Cloud中，安全与认证包括Spring Cloud Security、OAuth2和JWT。

在Spring Cloud中，监控与管理包括Spring Boot Actuator、Admin Server、Prometheus + Grafana和Prometheus。

在Spring Cloud中，其他生态组件包括Spring Cloud Function、Spring Cloud Kubernetes和Spring Cloud Task。

在并发编程中，线程基础包括线程生命周期、线程创建方式和线程优先级。

在并发编程中，线程同步与锁包括synchronized、volatile、Lock接口、CAS和ThreadLocal。

在并发编程中，并发工具类包括CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore、Exchanger、Phaser和Fork/Join框架。

在并发编程中，并发集合包括ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList/CopyOnWriteArraySet、BlockingQueue和ConcurrentLinkedQueue。

在并发编程中，异步编程包括Future/FutureTask、CompletableFuture和Reactive编程。

在并发编程中，内存模型与JMM包括Happens-Before原则、指令重排序和内存屏障。

在MyBatis中，基础架构包括SqlSessionFactory、SqlSession和Mapper接口绑定。

在MyBatis中，XML映射配置包括CRUD标签、参数传递、结果映射和动态SQL。

在MyBatis中，高级特性包括一级缓存、二级缓存、延迟加载和插件机制。

在MyBatis中，关联查询包括一对一、一对多和多对多。

在MyBatis中，注解开发包括@Select、@Insert、@Update、@Delete、@Results、@Result、@Param和参数绑定。

在MyBatis中，整合与扩展包括Spring整合、分页插件和代码生成器。

在MyBatis中，性能优化包括批量操作、SQL优化和连接池配置。

在Dubbo中，基础架构包括服务提供者、服务消费者、注册中心、监控中心、容器和容器。

在Dubbo中，核心配置包括XML配置、注解驱动、API配置和属性配置。

在Dubbo中，注册中心实现包括Zookeeper、Nacos、Redis、Multicast和Simple。

在Dubbo中，通信协议包括Dubbo协议、RMI协议、Hessian协议、HTTP/HTTPS协议和gRPC协议。

在Dubbo中，集群容错包括Failover、Failfast、Failsafe、Failback、Forking和Broadcast。

在Dubbo中，负载均衡策略包括Random、RoundRobin、LeastActive和ConsistentHash。

在Dubbo中，服务治理包括服务分组、服务版本控制、多协议暴露、服务路由规则和动态配置中心。

在Dubbo中，高可用机制包括服务注册与发现、健康检查、集群容错、限流策略和熔断机制。

在Dubbo中，监控与运维包括Dubbo Admin控制台、服务调用统计、依赖关系图、QoS运维命令和端口22222。

在Dubbo中，扩展机制包括SPI扩展点、Filter拦截器链、RouterFactory、LoadBalance接口和自定义扩展。

在Dubbo中，高级特性包括异步调用、参数回调、事件通知、泛化调用、隐式参数传递和令牌验证。

在Dubbo中，序列化框架包括Hessian2、Java原生序列化、JSON序列化和Kryo、FST、Protobuf。

在Dubbo中，生态整合包括Spring Boot Starter、Spring Cloud Alibaba集成、Metrics监控和分布式链路追踪。

在Zookeeper中，基础架构与角色包括分布式协调服务定位、集群角色（Leader、Follower、Observer）和会话管理。

在Zookeeper中，数据模型包括类似文件系统的层次化数据结构、ZNode节点类型、ZNode数据存储限制、ZNode路径唯一标识、ZNode版本控制和事务日志。

在Zookeeper中，集群与一致性机制包括半数存活原则（Quorum）、ZAB协议、消息广播机制、崩溃恢复机制、全局数据一致性、原子更新操作和顺序执行请求。

在Zookeeper中，监听与通知机制包括Watcher监听机制、Watcher注册方式和节点变更事件监听。

在Zookeeper中，核心功能与应用场景包括统一命名服务、统一配置管理、集群管理、Master选举、分布式锁实现、队列管理和软负载均衡。

在Zookeeper中，扩展与运维包括SPI扩展点、监控工具、高可用性设计和配置动态同步。

在RabbitMQ中，基础架构与核心组件包括Broker、Virtual Host、Connection、Channel、Exchange、Queue和Binding。

在RabbitMQ中，消息模型与协议包括AMQP协议、生产者（Publisher）与消费者（Consumer）模型、消息确认机制、消息持久化和消息属性。

在RabbitMQ中，Exchange类型与路由策略包括Direct Exchange、Fanout Exchange、Topic Exchange、Headers Exchange和默认Exchange。

在RabbitMQ中，消息可靠性保障包括事务机制、Confirm模式、Return机制、死信队列（DLX）、TTL（Time-To-Live）和消息/队列过期时间。

在RabbitMQ中，集群与高可用包括集群模式、镜像队列、负载均衡、联邦插件（Federation）和Shovel插件。

在RabbitMQ中，高级特性包括RPC（远程过程调用）、优先级队列、延迟队列、消息追踪、流控机制和消息确认机制。

在RabbitMQ中，管理与监控包括管理界面、命令行工具、Prometheus监控集成、日志分析和策略管理。

在RabbitMQ中，安全与权限包括用户角色、权限控制和SSL/TLS加密。

在RabbitMQ中，生态整合包括Spring AMQP、Spring Cloud Stream绑定、Kafka对比与选型和多语言客户端支持。

在RocketMQ中，基础架构组件包括NameServer、Broker、Producer、Consumer、Topic和Message Queue。

在RocketMQ中，消息模型与消费包括集群消费模式、广播消费模式、Push消费模式、Pull消费模式、顺序消息、延时消息、事务消息和半消息机制。

在RocketMQ中，存储与高可用机制包括CommitLog顺序写盘、ConsumeQueue逻辑队列索引、IndexFile哈希索引、同步刷盘/异步刷盘、主从复制、DLedger集群和Broker高可用部署。

在RocketMQ中，消息可靠性保障包括消息重试机制、死信队列（%DLQ%消费组）、Confirm机制、Return机制和消息重试。

在RocketMQ中，负载均衡与路由包括队列负载策略、Producer负载均衡、Consumer负载均衡、消息路由规则和消息过滤机制。

在RocketMQ中，高级特性包括批量消息发送、消息轨迹追踪、消息过滤机制、零拷贝技术和mmap。

在RocketMQ中，集群与运维包括NameServer无状态集群、Broker水平扩展、监控工具、QoS流控机制和备份与恢复。

在RocketMQ中，生态整合包括Spring Boot Starter、OpenTracing集成和多语言客户端。

在Kafka中，基础概念与架构包括Kafka定义、消息队列作用、发布-订阅模式、高吞吐量特性、Broker、Topic、Partition、Producer、Consumer、Consumer Group和Zookeeper。

在Kafka中，消息模型与消费包括集群消费模式、广播消费模式、Push消费模式、Pull消费模式、顺序消息、事务消息和延时消息。

在Kafka中，存储与文件机制包括Commit LogSegment Files（.log与.index）、顺序写盘、零拷贝技术和文件清除策略。

在Kafka中，生产者机制包括发送模式（同步/异步）、分区策略、批量发送、确认机制和幂等性。

在Kafka中，消费者机制包括偏移量（Offset）、Rebalance机制、分区分配策略、Offset提交（自动/手动）、指定时间消费、漏消费与重复消费处理。

在Kafka中，高可用与可靠性包括副本机制（Leader/Follower）、ISR（In-Sync Replicas）、OSR（Out-of-Sync Replicas）、HW（High Watermark）、LEO（Log End Offset）、Leader选举、脑裂问题处理和数据可靠性保证。

在Kafka中，性能优化与负载均衡包括高效读写机制、负载均衡策略、分区数量优化和QoS流控。

在Kafka中，集群与运维包括Broker集群节点服役与退役、监控工具（Prometheus/Dashboard）、分区副本分配、Leader Partition自动平衡和集群健康状态。

在Kafka中，生态系统与高级功能包括Kafka Streams API、Connect API、Streams处理引擎、多语言客户端支持和消息轨迹追踪。

在Redis中，基础概念与特性包括Redis定义、单线程模型与IO多路复用、高性能读写、支持持久化、多语言客户端支持和应用场景。

在Redis中，核心数据结构包括String、Hash、List、Set、Sorted Set、BitMap、HyperLogLog、GEO和Stream。

在Redis中，持久化与高可用包括RDB、AOF、混合持久化、主从复制、哨兵模式、Cluster模式和DLedger。

在Redis中，高级功能包括事务、Lua脚本、发布订阅、慢查询分析、内存淘汰策略、管道和分布式锁。

在Redis中，性能优化与安全包括连接池配置、大Key拆分、热Key处理、绑定IP与访问控制、密码认证和TLS加密传输。

在Redis中，典型问题解决方案包括缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩和双写一致性。

在Redis中，运维与监控包括内存碎片整理、性能指标监控、集群扩容与缩容、备份与恢复和监控工具。

在MySQL中，基础概念与架构包括MySQL定义、关系型数据库特点、非关系型数据库对比、单线程模型与IO多路复用和整体架构。

在MySQL中，SQL语言分类包括DDL（数据定义语言）、DML（数据操纵语言）和DCL（数据控制语言）。

在MySQL中，数据库管理操作包括创建数据库、删除数据库、选择数据库、备份数据库和还原数据库。

在MySQL中，数据类型包括数值类型、字符串类型、日期时间类型、枚举与集合类型。

在MySQL中，表操作与结构包括创建表、删除表、修改表结构和查看表结构。

在MySQL中，查询操作包括基础查询、条件查询、排序查询、分页查询、聚合函数、分组查询、多表查询和子查询。

在MySQL中，数据约束包括主键约束、外键约束、唯一约束、非空约束、默认值约束和自增约束。

在MySQL中，高级特性与优化包括事务、索引机制、视图存储过程、触发器、性能优化技巧和慢查询分析。

在MySQL中，存储引擎与集群包括InnoDB引擎特性、MyISAM引擎特性、主从复制和分片集群。

在MySQL中，安全运维与管理包括用户权限管理、连接池配置、监控工具

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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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理论知识专题（图文并茂，字数过万）

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RocketMQ	RocketMQ详解
Kafka	Kafka详解
RabbitMQ	RabbitMQ详解
MongoDB	MongoDB详解
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Zookeeper	Zookeeper详解
Redis	Redis详解
MySQL	MySQL详解
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集群部署（图文并茂，字数过万）

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MySQL	使用Docker-Compose部署MySQL一主二从半同步复制高可用MHA集群	Docker-Compose部署教程
Redis	三主三从集群（三种方式部署/18个节点的Redis Cluster模式）	三种部署方式教程
RocketMQ	DLedger高可用集群（9节点）	部署指南
Nacos+Nginx	集群+负载均衡（9节点）	Docker部署方案
Kubernetes	容器编排安装	最全安装教程