Java学习笔记分享之Spring篇（原理）

超、凢脫俗 2022-12-11 15:20 104阅读 0赞

### Spring 笔记分享 ###

**整体架构**

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#### 1.1 概述 ####

> Spring框架可在任何类型的部署平台上为基于Java的企业应用程序提供全面的编程和配置模型。
> 
> Spring的一个关键元素是在应用程序级别的基础框架支持：Spring专注于企业应用程序的“探索”，以便于团队可以专注于应用程序级别的业务逻辑，而不必处理特定的部署环境问题。

Spring可以理解为框架粘合剂，大部分的框架都是不可以相互作用的。Spring提供了这样一个平台，框架只需要向Spring靠拢即可。最终结果就是基于Spring实现了不同框架技术的整合。而且Spring提供了对各大框架的支持，我们可以更加方便的使用。

![0cad80c8cd8c2a5902b6105194d93b70.png][]

#### 1.2 优点 ####

> Spring的核心是IOC和AOP功能，基于IOC实现对象的依赖和管理，基于AOP实现了事务的控制和管理。

*  简化开发、功能解耦
    
    通过IOC容器，那么对象直接的依赖关系交给Spring管理与控制，而且基于面向接口编程可以使得代码解耦，改变实现类不需要修改引用。
 *  AOP编码支持
    
    通过AOP功能，可以面向切面编程，传统的基于OOP实现的功能可以通过AOP轻松搞定。
 *  声明式事务
    
    `@Transactional` 事务注解可以帮助我们实现事务控制与管理，而不需要手动进行事务管理。是的事务与代码解耦，声明式事务可以非常灵活的配置，提供开发的效率和质量。
 *  方便程序测试
    
    Spring提供了对测试的支持，可以非常方便的构建测试。
 *  方便集成框架
    
    前面说过Spring其实是一个粘合剂，可以非常轻松的将各种框架整合到项目中，而且还提供了更加简便的操作方式。
 *  降低JavaEE API的使用难度
    
    Spring内部其实对很多的JavaEE API进行了封装，是的我们面的JavaEE编程的时候更加方便。如JDBC、JavaMail等功能。

#### 1.3 核心思想功能 ####

##### 1.3.1 IoC #####

IOC：Inversion of Control（控制反转），这是一种技术思想。主要是解决Java开发领域的对象创建和管理问题。

**传统对象管理（手动创建对象和依赖）**

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**IoC管理（由IoC创建并管理对象）**

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**IoC主要解决对象之间的耦合问题，我们不关心对象的创建和如何依赖，只需要在使用的地方`@Autowired`注入即可。IoC会帮助我们注入和管理所需要的Bean**

*IoC和DI的关系*

DI：Dependancy Injection（依赖注入）

IoC是控制反转，DI是依赖注入。它们共同完成了对象管理这一件事情。

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##### 1.3.2 AOP #####

AOP：Aspect oriented Programming面向切面编程

AOP其实是OOP思想的延续和扩展。OOP是一种垂直结构，AOP是一种横向结构。

**OOP的体系开发模式**

![3a9d06d1cfffc4e5c18819e0d6a1d9da.png][]

**AOP切面编程**

![069eeadd7647456ef6263e49041e4697.png][]

**如何理解切面**

![3f5c618ac9feb44ee66253312ae82305.png][]

#### 1.4 基于IOC和AOP代码实现 ####

在**2.2.3**部分，我们已经对*IoC*和*AOP*思想有了大致的了解，但是这都是基于概念和思想上的。下面我们通过一个《银行转账》的基础案例分析其中的问题，然后基于IoC和AOP思想慢慢的改造解决痛点问题并加深我们的理解和认识。

***开发过程：转账操作可以写html页面发起请求，也可以使用功能http模拟请求。***

**银行转账：**

*  A用户发起向B用户转账100元人民币请求
 *  A用户账户扣款100元（当然要校验账户余额，这里省略）
 *  B用户账户加上100元
 *  最终A账户少100元，而B用户多100元

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**数据库SQL准备**

SET NAMES utf8mb4;
    SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 0;
    
    -- ----------------------------
    -- Table structure for account
    -- ----------------------------
    DROP TABLE IF EXISTS `account`;
    CREATE TABLE `account`  (
      `cardNo` varchar(20) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL,
      `name` varchar(5) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL,
      `money` int(11) NULL DEFAULT 0
    ) ENGINE = InnoDB CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;
    
    -- ----------------------------
    -- Records of account
    -- ----------------------------
    INSERT INTO `account` VALUES ('1006029621011001', '张三', 100000);
    INSERT INTO `account` VALUES ('2006029621011000', '李四', 100000);
    
    SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 1;

**Maven依赖**

<dependencies>
        
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.12</version>
        </dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
            <version>5.1.35</version>
        </dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba</groupId>
            <artifactId>druid</artifactId>
            <version>1.1.21</version>
        </dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>javax.servlet</groupId>
            <artifactId>javax.servlet-api</artifactId>
            <version>3.1.0</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
            <artifactId>jackson-databind</artifactId>
            <version>2.9.6</version>
        </dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>dom4j</groupId>
            <artifactId>dom4j</artifactId>
            <version>1.6.1</version>
        </dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>jaxen</groupId>
            <artifactId>jaxen</artifactId>
            <version>1.1.6</version>
        </dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>cglib</groupId>
            <artifactId>cglib</artifactId>
            <version>2.1_2</version>
        </dependency>
    </dependencies>

##### 1.4.1 调用流程 #####

![0b19df4328f49cc15bff13e535995dd6.png][]

##### 1.4.2 基础版本 #####

*  基础实体

// 数据库实体映射
    public class Account { 
    
        private String cardNo;
        private String name;
        private int money;
    
        // getter setter
    
        @Override
        public String toString() { 
            return "Account{" +
                    "cardNo='" + cardNo + '\'' +
                    ", name='" + name + '\'' +
                    ", money=" + money +
                    '}';
        }
    }

// 处理结果响应
    public class Result { 
    
        private String status;
        private String message;
    
        // getter setter
    
        @Override
        public String toString() { 
            return "Result{" +
                    "status='" + status + '\'' +
                    ", message='" + message + '\'' +
                    '}';
        }
    }

*  基础工具类

// 封装数据库连接池
    public class DruidUtils { 
    
        private DruidUtils() { }
    
        private static DruidDataSource druidDataSource = new DruidDataSource();
    
        static { 
            druidDataSource.setDriverClassName("com.mysql.jdbc.Driver");
            druidDataSource.setUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/lagou_spring");
            druidDataSource.setUsername("root");
            druidDataSource.setPassword("root");
    
        }
    
        public static DruidDataSource getInstance() { 
            return druidDataSource;
        }
    }

*  TransferServlet

@WebServlet(name = "transferServlet", urlPatterns = "/transferServlet")
    public class TransferServlet extends HttpServlet { 
        // 实例化service层对象
        private TransferService transferService = new TransferServiceImpl();
    
        @Override
        protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)
                throws ServletException, IOException { 
            doPost(req, resp);
        }
    
        @Override
        protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse
                resp) throws ServletException, IOException { 
    		// 设置请求体的字符编码，避免编码错误
            req.setCharacterEncoding("UTF-8");
            String fromCardNo = req.getParameter("fromCardNo");
            String toCardNo = req.getParameter("toCardNo");
            String moneyStr = req.getParameter("money");
            int money = Integer.parseInt(moneyStr);
            Result result = new Result();
            try { 
    		// 2. 调用transferService实现转账
                transferService.transfer(fromCardNo, toCardNo, money);
                result.setStatus("200");
            } catch (Exception e) { 
                e.printStackTrace();
                result.setStatus("201");
                result.setMessage(e.toString());
            }
    		// 响应
            resp.setContentType("application/json;charset=utf-8");
            resp.getWriter().print(JsonUtils.object2Json(result));
        }
    }

*  TransferService接口及实现

public interface TransferService { 
        void transfer(String fromCardNo, String toCardNo, int money) throws Exception;
    }

public class TransferServiceImpl implements TransferService { 
    
        // 实例化Jdbc操作数据库对象
        private AccountDao accountDao = new JdbcAccountDaoImpl();
    
        @Override
        public void transfer(String fromCardNo, String toCardNo, int money) throws Exception { 
    
            Account from = accountDao.queryAccountByCardNo(fromCardNo);
            Account to = accountDao.queryAccountByCardNo(toCardNo);
    
            from.setMoney(from.getMoney() - money);
            to.setMoney(to.getMoney() + money);
    
            accountDao.updateAccountByCardNo(to);
            // 模拟转账异常，现在暂时不开启，记住后面需要开启模拟异常
            // int c = 1 / 0;
            accountDao.updateAccountByCardNo(from);
        }
    }

*  AccountDao接口和实现类

public interface AccountDao { 
        
        Account queryAccountByCardNo(String cardNo) throws Exception;
        
        int updateAccountByCardNo(Account account) throws Exception;
    }

public class JdbcAccountDaoImpl implements AccountDao { 
        @Override
        public Account queryAccountByCardNo(String cardNo) throws Exception { 
    		//从连接池获取连接
            Connection con = DruidUtils.getInstance().getConnection();
            String sql = "select * from account where cardNo=?";
            PreparedStatement preparedStatement = con.prepareStatement(sql);
            preparedStatement.setString(1, cardNo);
            ResultSet resultSet = preparedStatement.executeQuery();
            Account account = new Account();
            // 结果封装
            while (resultSet.next()) { 
                account.setCardNo(resultSet.getString("cardNo"));
                account.setName(resultSet.getString("name"));
                account.setMoney(resultSet.getInt("money"));
            }
            resultSet.close();
            preparedStatement.close();
            con.close();
            return account;
        }
    
        @Override
        public int updateAccountByCardNo(Account account) throws Exception { 
    		//从连接池获取连接
            Connection con = DruidUtils.getInstance().getConnection();
            String sql = "update account set money=? where cardNo=?";
            PreparedStatement preparedStatement = con.prepareStatement(sql);
            preparedStatement.setInt(1, account.getMoney());
            preparedStatement.setString(2, account.getCardNo());
            int i = preparedStatement.executeUpdate();
            preparedStatement.close();
            con.close();
            return i;
        }
    }

**问题分析**

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**问题解决**

1）new关键字代码耦合问题？对象的依赖关系如何确定？什么时候实例化对象？

解决方案：

*  使用反射技术实例化对象。
 *  对象的依赖关系可以通过xml配置文件的方式确定。
 *  对象的实例化可以使用工厂模式，在项目启动的时候实例化对象并解决依赖的Bean注入问题（使用set方式注入）。

2）没有事务控制，无法保证数据库操作的原子性？

解决方案：

*  基于JDBC实现事务控制，事务配置在Service层。
 *  使用本地线程绑定Connection事务，这样就可以保证数据库都是同一个事务。

##### 1.4.3 解决问题一 #####

*  beans.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    <beans>
    
        
        <bean id="accountDao" class="com.zyj.dao.impl.JdbcAccountDaoImpl"></bean>
    
        <bean id="transferService" class="com.zyj.service.impl.TransferServiceImpl">
            <property name="accountDao" ref="accountDao"/>
        </bean>
    
    </beans>

*  增加BeanFactory解析beans.xml创建对象

/** * 任务一：解析xml配置文件，利用反射技术生产对应的实例对象。同时管理对象的注入问题 * 任务二：提供静态方法根据ID获取类对象 * * @Author zhichunqiu * @time 2020/6/3 14:56 */
    public class BeanFactory { 
    
        // 存储实例化的Bean
        private static Map<String, Object> beans = new HashMap<>();
    
        public static Object getBean(String name) { 
            return beans.get(name);
        }
    
        static { 
            try { 
                InputStream resourceAsStream = BeanFactory.class.getClassLoader().getResourceAsStream("beans.xml");
                // 使用dom4j技术解析xml配置文件
                SAXReader saxReader = new SAXReader();
                Document document = saxReader.read(resourceAsStream);
                Element rootElement = document.getRootElement();
                // 读取bean标签
                List<Element> elementList = rootElement.selectNodes("//beans/bean");
                // 实例化所有对象，并且放到Map中
                for (Element element : elementList) { 
                    String id = element.attributeValue("id");
                    String clazz = element.attributeValue("class");
                    Class<?> aClass = Class.forName(clazz);
                    Object instance = aClass.newInstance();
                    beans.put(id, instance);
                }
    
                // 维护bean之间的依赖关系
                List<Element> propertyList = rootElement.selectNodes("//bean/property");
                for (Element element : propertyList) { 
                    // 属性名称
                    String name = element.attributeValue("name");
                    // 应用类型的值ID
                    String ref = element.attributeValue("ref");
                    // 获取父标签的属性
                    Element parentElement = element.getParent();
                    String parentId = parentElement.attributeValue("id");
    
                    Object o = beans.get(parentId);
                    Method[] methods = o.getClass().getMethods();
                    for (Method method : methods) { 
                        // 使用set方法注入
                        if (method.getName().equalsIgnoreCase("set" + name)) { 
                            method.invoke(o, beans.get(ref));
                        }
                    }
                }
                System.out.println(beans);
            } catch (Exception e) { 
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

*  修改TransferServlet、TransferServiceImpl从BeanFactory中获取对象

@WebServlet(name = "transferServlet", urlPatterns = "/transferServlet")
    public class TransferServlet extends HttpServlet { 
    
        // 获取TransferService对象
        private TransferService transferService = (TransferService) BeanFactory.getBean("transferService");
    }

public class TransferServiceImpl implements TransferService { 
    
        private AccountDao accountDao;
        // set方式注入对象
        public void setAccountDao(AccountDao accountDao) { 
            this.accountDao = accountDao;
        }
    }

##### 1.4.4 解决问题二 #####

*  增加ConnectionUtils管理数据库连接

/** * Connecion获取类，与本地线程绑定 * @Author zhichunqiu * @time 2020/6/3 18:55 */
    public class ConnectionUtils { 
    
        // 本地线程，存储连接
        private ThreadLocal<Connection> threadLocal = new ThreadLocal<>();
    
        // 从本地线程中获取连接，如果没有就从数据库连接池中获取并设置到本地线程
        public Connection getCurrentThreadConn() throws SQLException { 
            Connection connection = threadLocal.get();
            if (connection == null) { 
                connection = DruidUtils.getInstance().getConnection();
                threadLocal.set(connection);
            }
            return connection;
        }
    }

*  增加TransactionManager类管理事务

package com.zyj.utils;
    
    import java.sql.Connection;
    import java.sql.SQLException;
    
    /** * 事务控制管理器 * * @Author zhang yong jun * @time 2020/6/3 19:02 */
    public class TransactionManager { 
    
        private ConnectionUtils connectionUtils;
    
        public void setConnectionUtils(ConnectionUtils connectionUtils) { 
            this.connectionUtils = connectionUtils;
        }
        
        // 开启事务
        public void start() throws SQLException { 
            connectionUtils.getCurrentThreadConn().setAutoCommit(false);
        }
    
        // 提交事务
        public void commit() throws SQLException { 
            connectionUtils.getCurrentThreadConn().commit();
        }
    
        // 回滚事务
        public void rollback() throws SQLException { 
            connectionUtils.getCurrentThreadConn().rollback();
        }
    }

*  增加ProxyFactory代理工厂类，生成Service代理实现事务控制

package com.zyj.factory;
    
    import com.zyj.utils.TransactionManager;
    
    import java.lang.reflect.InvocationHandler;
    import java.lang.reflect.Method;
    import java.lang.reflect.Proxy;
    
    /** * 代理工厂，负责控制事务的开启，提交与回滚 * * @Author zhang yong jun * @time 2020/6/3 19:30 */
    public class ProxyFactory { 
    
        private TransactionManager transactionManager;
    
        public void setTransactionManager(TransactionManager transactionManager) { 
            this.transactionManager = transactionManager;
        }
    
        public Object getJdkProxy(Object obj) { 
            return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(), obj.getClass().getInterfaces(), new InvocationHandler() { 
                @Override
                public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { 
                    Object result = null;
                    try { 
                        // 代理对象开启事务
                        transactionManager.start();
                        // 执行原方法逻辑
                        method.invoke(obj, args);
                        // 提交事务
                        transactionManager.commit();
                    } catch (Exception e) { 
                        // 异常回滚事务
                        transactionManager.rollback();
                        // 异常由上层处理
                        throw e;
                    }
                    return result;
                }
            });
        }
    }

*  修改beans.xml，增加事务管理器、代理对象、数据库连接工具对象

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    <beans>
        
        <bean id="connectionUtils" class="com.zyj.utils.ConnectionUtils"></bean>
    
        
        <bean id="accountDao" class="com.zyj.dao.impl.JdbcAccountDaoImpl">
            <property name="connectionUtils" ref="connectionUtils"/>
        </bean>
    
        <bean id="transferService" class="com.zyj.service.impl.TransferServiceImpl">
            <property name="accountDao" ref="accountDao"/>
        </bean>
    
        
        <bean id="transactionManager" class="com.zyj.utils.TransactionManager">
            <property name="connectionUtils" ref="connectionUtils"/>
        </bean>
    
        
        <bean id="proxyFactory" class="com.zyj.factory.ProxyFactory">
            <property name="transactionManager" ref="transactionManager"/>
        </bean>
    
    </beans>

*  修改JdbcAccountDaoImpl类

/** * @author zhichunqiu */
    public class JdbcAccountDaoImpl implements AccountDao { 
    
        private ConnectionUtils connectionUtils;
        
        // 注入对象
        public void setConnectionUtils(ConnectionUtils connectionUtils) { 
            this.connectionUtils = connectionUtils;
        }
    
        @Override
        public Account queryAccountByCardNo(String cardNo) throws Exception { 
            //从连接池获取连接
    // Connection con = DruidUtils.getInstance().getConnection();
            // 改为注入
    // Connection con = ConnectionUtils.getCurrentThreadConn();
            Connection con = connectionUtils.getCurrentThreadConn();
            String sql = "select * from account where cardNo=?";
            PreparedStatement preparedStatement = con.prepareStatement(sql);
            preparedStatement.setString(1, cardNo);
            ResultSet resultSet = preparedStatement.executeQuery();
    
            Account account = new Account();
            while (resultSet.next()) { 
                account.setCardNo(resultSet.getString("cardNo"));
                account.setName(resultSet.getString("name"));
                account.setMoney(resultSet.getInt("money"));
            }
    
            resultSet.close();
            preparedStatement.close();
            // 从本地线程获取连接，不可以释放，否则就解除了绑定
    // con.close();
    
            return account;
        }
    
        @Override
        public int updateAccountByCardNo(Account account) throws Exception { 
    // Connection con = DruidUtils.getInstance().getConnection();
            // 改为注入
    // Connection con = ConnectionUtils.getCurrentThreadConn();
            Connection con = connectionUtils.getCurrentThreadConn();
            String sql = "update account set money=? where cardNo=?";
            PreparedStatement preparedStatement = con.prepareStatement(sql);
            preparedStatement.setInt(1, account.getMoney());
            preparedStatement.setString(2, account.getCardNo());
            int i = preparedStatement.executeUpdate();
    
            preparedStatement.close();
    // con.close();
            return i;
        }
    }

*  修改TransferServlet从代理工厂获取有事务控制的Service

@WebServlet(name = "transferServlet", urlPatterns = "/transferServlet")
    public class TransferServlet extends HttpServlet { 
    
        // 获取代理工厂
        private ProxyFactory proxyFactory = (ProxyFactory) BeanFactory.getBean("proxyFactory");
        // 从代理工厂中使用JDK代理返回TransferService对象
        private TransferService transferService = (TransferService) proxyFactory.getJdkProxy(BeanFactory.getBean("transferService"));
    }

**总结**

截止目前，我们已经完成了《银行转账》案例基础到问题分析，然后基于*IoC*和*AOP*思想的改造。从而实现了对象统一管理和依赖注入、事务管理控制的问题。其实这些就是Spring框架的*IoC*和*AOP*原理。

**挑战**

*  上诉的银行转账案例是基于XML配置方式实现的，你可以挑战一下将其改造成基于注解方式实现。
 *  你了解了Spring的IoC和AOP核心思想，那么是否可以读懂了Spring框架源码呢？

#### 1.5 Spring学习思维导图（提供参考） ####

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