Spring详解（一）----Spring框架介绍

Z时代
2024-01-10
分类：综合

本文内容纲要：

- 1、Spring的简介 - 2、Spring的起源与发展 - 3、Spring的组成模块 - 4、Spring的下载 - 5、Spring的核心 - 6、Spring优缺点 - 7、Spring的拓展

1、Spring的简介

Spring的英文翻译为春天，可以说是给Java程序员带来了春天，因为它极大的简化了开发。我得出一个公式：Spring = 春天 = Java程序员的春天 = 简化开发。最后的简化开发正是Spring框架带来的最大好处。

Spring是一个开放源代码的设计层面框架，它是于2003 年兴起的一个轻量级的Java 开发框架。由Rod Johnson创建，其前身为Interface21框架，后改为了Spring并且正式发布。Spring是为了解决企业应用开发的复杂性而创建的。它解决的是业务逻辑层和其他各层的松耦合问题，因此它将面向接口的编程思想贯穿整个系统应用。框架的主要优势之一就是其分层架构，分层架构允许使用者选择使用哪一个组件，同时为 J2EE 应用程序开发提供集成的框架。Spring使用基本的JavaBean来完成以前只可能由EJB完成的事情。然而，Spring的用途不仅限于服务器端的开发。从简单性、可测试性和松耦合的角度而言，任何Java应用都可以从Spring中受益。简单来说，Spring是一个分层的JavaSE/EE full-stack(一站式) 轻量级开源框架。Spring 的理念：不去重新发明轮子。其核心是控制反转（IOC）和面向切面（AOP）。

2、Spring的起源与发展

在2002年10月，由Rod Johnson 编著的书名为《Expert One-to-One J2EE Design and Development》一书中，对Java EE 系统框架臃肿、低效、脱离现实的种种现状提出了质疑，并阐述了 J2EE 使用 EJB 开发设计的优点及解决方案，他提出了一个基于普通 Java 类和依赖注入的更简单的解决方案。然后以此书为指导思想，他编写了interface21框架，这是一个力图冲破J2EE传统开发的困境，从实际需求出发，着眼于轻便、灵巧，易于开发、测试和部署的轻量级开发框架。Spring框架即以interface21框架为基础，经过重新设计，并不断丰富其内涵，于2004年3月24日，发布了1.0正式版。同年他又推出了一部堪称经典的力作《Expert one-on-one J2EE Development without EJB》，该书在Java世界掀起了轩然大波，不断改变着Java开发者程序设计和开发的思考方式。在该书中，作者根据自己多年丰富的实践经验，对EJB的各种笨重臃肿的结构进行了逐一的分析和否定，并分别以简洁实用的方式替换之。至此一战功成，Rod Johnson成为一个改变Java世界的大师级人物。值得注意的是，Rod Johnson是悉尼大学的博士，然而他的专业不是计算机，而是音乐学。

Spring框架自从发布以来，就得到快速发展，经过时代的验证，现在已经是最受欢迎的企业级 Java 应用程序开发框架，数以百万的来自世界各地的开发人员使用 Spring 框架来创建性能好、易于测试、可重用的代码。从2004发布的第一个Spring版本，到现在已经更新到第五个Spring版本了，我们下面来看看各个版本的变化。

(1) Spring 1.x

在2004年3月24日，Spring Framework 1.0 final正式发布，Spring 1.0当时只包含一个完整的项目，他把所有的功能都集中在一个项目中，其中包含了核心的IOC、AOP，同时也包含了其它的诸多功能，例如：JDBC、Mail、ORM、事务、定时任务、Spring MVC等等。由于Spring超前的眼光和博大的精神，在第一个版本的时候已经支持了很多第三方的框架，例如：Hibernate、ibatis、模板引擎等。所有自发布以来，Spring 框架迅速发展。但是此时的Spring只支持基于XML的配置。

(2) Spring 2.x

Spring 2.0 于 2006年10月发布，到那时，Spring的下载量已经超过了 100 万。Spring 2.0中新增的特性有：具有可扩展的 XML 配置功能，用于简化 XML 配置，即对注解的支持，支持了基于注解的配置，支持 Java 5，额外的 IoC 容器扩展点，支持动态语言(BeanShell)。

2007年11月Interface21公司更名为SpringSource。同时发布了Spring 2.5。 Spring 2.5中的主要新功能包括支持Java 6 和Java EE 5，支持配置注释，支持自动检测和兼容组件的类路径和OSGi兼容bundle。2007年，SpringSource从benchmark capital获得了1000万美元A轮投资。

2009年8月，SpringSource以4.2亿美元被VMWare收购，SpringSource又在几周内收购了cloud foundry，这是一家云PaaS供应商。

(3) Spring 3.x

Spring 3.0 于2009 年 12 月发布，此时的Spring正式托管到GitHub上，我们可以GitHub的网站查看：https://github.com/spring-projects/spring-framework，Spring 3.0 增加许多重要特性，如重组模块系统，支持 Spring 表达式语言，基于 Java 的 bean 配置（JavaConfig），支持嵌入式数据库（如 HSQL，H2 和 Derby），模型验证/ REST 支持和对 Java EE 的支持。

2011年和2012年发布了许多3.x系列的小版本。2012年7月，Rod Johnson离开了Spring团队。2013年4月，VMware和EMC通过GE投资创建了一家名为Pivotal的合资企业。所有的Spring项目都转移到了Pivotal。

(4) Spring 4.x

2013年12 月，Pivotal 宣布发布Spring框架4.0。Spring 4.0 是 Spring 框架的一大进步，它包含了对Java 8 的全面支持，支持Lambda表达式的使用，更高的第三方库依赖性（groovy 1.8+，ehcache 2.1+，hibernate 3.6+等），提供了对@Scheduled和@PropertySource重复注解的支持，提供了空指针终结者Optional，对核心容器进行增加：支持泛型的依赖注入、Map的依赖注入、Lazy延迟依赖的注入、List注入、Condition条件注解注入、对CGLib动态代理类进行了增强，对groovy DSL for bean 定义支持，Spring MVC基于Servlet 3.0 开发，并且为了方便Restful开发，引入了新的RestController注解器注解，同时还增加了一个AsyncRestTemplate支持Rest客户端的异步无阻塞请求，对 websockets 的支持以及对泛型类型的支持作为注入 bean 的限定符。

2014 年至 2017 年期间发布了许多 Spring 框架 4.xx 系列版本。

(5) Spring 5.x

Spring 5.0于 2017年 9月28日发布了通用版本 (GA)。Spring 5.0开始支持Java EE 7，同时兼容JDK9，但是Spring 5的运行环境最低要求是Java8以上，全面支持Servlet 3.1。其中新增的响应式编程是 SpringFramework5.0 最重要的特性之一、WebFlux框架(全新的模块Spring WebFlux用于替代老的 Spring-webmvc)、对Kotlin也有了更好的支持等等。

目前最新的版本如下（https://spring.io/projects/spring-framework#learn）：

由于Spring一直在保持更新，而更新的内容都是做一些优化或者是新增一些特性，之前版本的特性基本都会保留，所以我们完全可以直接使用最新版本，本系列文章都使用的是Spring5。

3、Spring的组成模块

Spring框架包含的功能大约由20个小模块组成。这些模块按组可分为核心容器(Core Container)、数据访问/集成(Data Access/Integration)、Web、面向切面编程(AOP和Aspects)、设备(Instrumentation)、消息(Messaging)和测试(Test)。如下图所示：

下面对各个模块进行详细介绍：(这些模块我们也可以在Spring的GitHub上查看到：https://github.com/spring-projects/spring-framework)

(1) 核心容器(Core Container)——Beans、Core、Context、Expression

该层由4个模块组成：spring-beans spring-core spring-context spring-expression(spring expression Language,SpEl) 。它们对应的jar包如下：

spring-core：该模块是依赖注入IoC与DI的最基本实现。

spring-beans：该模块是Bean工厂与bean的装配。

spring-context：该模块构架于核心模块之上，它扩展了 BeanFactory，为它添加了 Bean 生命周期控制、框架事件体系以及资源加载透明化等功能。ApplicationContext 是该模块的核心接口，它的超类是 BeanFactory。与BeanFactory 不同，ApplicationContext 容器实例化后会自动对所有的单实例 Bean 进行实例化与依赖关系的装配，使之处于待用状态。

spring-context-indexer：该模块是 Spring 的类管理组件和 Classpath 扫描。

spring-context-support：该模块是对 Spring IOC 容器的扩展支持，以及 IOC 子容器。

spring-expression：该模块是Spring表达式语言块是统一表达式语言（EL）的扩展模块，可以查询、管理运行中的对象，同时也方便的可以调用对象方法、操作数组、集合等。

(2) 数据访问与集成(Data Access/Integration)——Jdbc、Orm、Oxm、Jms、Transactions

该层由spring-jdbc、spring-tx、spring-orm、spring-jms 和 spring-oxm 5 个模块组成。它们对应的jar包如下：

spring-jdbc：该模块提供了 JDBC抽象层，它消除了冗长的 JDBC 编码和对数据库供应商特定错误代码的解析。

spring-tx：该模块支持编程式事务和声明式事务，可用于实现了特定接口的类和所有的 POJO 对象。编程式事务需要自己写beginTransaction()、commit()、rollback()等事务管理方法，声明式事务是通过注解或配置由 spring 自动处理，编程式事务粒度更细。

spring-orm：该模块提供了对流行的对象关系映射 API的集成，包括 JPA、JDO 和 Hibernate 等。通过此模块可以让这些 ORM 框架和 spring 的其它功能整合，比如前面提及的事务管理。

spring-oxm：该模块提供了对 OXM 实现的支持，比如JAXB、Castor、XML Beans、JiBX、XStream等。

spring-jms：该模块包含生产（produce）和消费（consume）消息的功能。从Spring 4.1开始，集成了 spring-messaging 模块。

(3) Web——Web、Webmvc、WebFlux、Websocket

该层由 spring-web、spring-webmvc、spring-websocket 和 spring-webflux 4 个模块组成。它们对应的jar包如下：

spring-web：该模块为 Spring 提供了最基础 Web 支持，主要建立于核心容器之上，通过 Servlet 或者 Listeners 来初始化 IOC 容器，也包含一些与 Web 相关的支持。

spring-webmvc：该模块众所周知是一个的 Web-Servlet 模块，实现了 Spring MVC（model-view-Controller）的 Web 应用。

spring-websocket：该模块主要是与 Web 前端的全双工通讯的协议。

spring-webflux：该模块是一个新的非堵塞函数式 Reactive Web 框架，可以用来建立异步的，非阻塞，事件驱动的服务，并且扩展性非常好。

(4) 面向切面编程——AOP，Aspects

该层由spring-aop和spring-aspects 2个模块组成。它们对应的jar包如下：

spring-aop：该模块是Spring的另一个核心模块，是 AOP 主要的实现模块**。**

spring-aspects：该模块提供了对 AspectJ 的集成，主要是为 Spring AOP提供多种 AOP 实现方法，如前置方法后置方法等。

(5) 设备(Instrumentation)——Instrmentation

spring-instrument：该模块是基于JAVA SE 中的"java.lang.instrument"进行设计的，应该算是 AOP的一个支援模块，主要作用是在 JVM 启用时，生成一个代理类，程序员通过代理类在运行时修改类的字节，从而改变一个类的功能，实现 AOP 的功能。

(6) 消息(Messaging)——Messaging

spring-messaging：该模块是从 Spring4 开始新加入的一个模块，主要职责是为 Spring 框架集成一些基础的报文传送应用。

(7) 测试（Test）——Test

spring-test：该模块主要为测试提供支持的，通过 JUnit 和 TestNG 组件支持单元测试和集成测试。它提供了一致性地加载和缓存 Spring 上下文，也提供了用于单独测试代码的模拟对象（mock object）。

4、Spring的下载

下载地址：https://repo.spring.io/libs-release-local/org/springframework/spring/

进入后可选择下载的版本，选择版本后，进入目录结构。

其中dist是最终发布版本，包含开发所需lib和源码。docs是开发文档。schema是一些约束文件。

不过大部分人都会选择使用Maven或者Gradle来下载Spring的jar，因为它们更加方便。

Maven和Gradle通用地址：https://mvnrepository.com/。

5、Spring的核心

在前面部分就一直强调Spring的最核心部分是控制反转（IoC）和面向切面编程（AOP），那么它们到底是什么东西？，下面我们来简单介绍一下：

注意：有的人认为控制反转应该包含 IoC 和 DI，而实质上它们二者是一样的，控制反转(IOC)和依赖注入(DI)是从不同的角度的描述的同一件事情，就是指通过引入IOC容器，利用依赖注入的方式，实现对象之间的解耦。其中IOC是个更宽泛的概念，而DI是更具体的概念。

(1) IOC(Inversion of Control 控制反转) 或DI (Dependency Injection依赖注入)

IOC (控制反转)：说简单点就是当我们使用对象调用一个方法或者类时，不再由我们主动去创建这个类的对象，控制权交给spring框架。说复杂点就是资源（组件）不再由使用资源双方进行管理，而是由不使用资源的第三方统一管理，这样带来的好处。第一，资源的集中管理，实现资源的可配置和易管理。第二，降低了使用资源双方的依赖程度，也就是我们说的耦合度

DI (依赖注入)：由spring框架主动创建被调用类的对象，然后把这个对象注入到我们自己的类中，使得我们可以直接使用它。

(2) AOP（Aspect Oriented Programming面向切面编程）

AOP（Aspect Oriented Programming面向切面编程）：说简单点就是我们可以在不修改源代码的情况下，对程序的方法进行增强。说复杂点就是将涉及多业务流程的通用功能抽取并单独封装，形成独立的切面，在合适的时机将这些切面横向切入到业务流程指定的位置中。即系统级的服务从代码中解耦出来。例如：将日志记录，性能统计，安全控制，事务处理，异常处理等代码从业务逻辑代码中划分出来。允许你把遍布应用各处的功能分离出来形成可重用组件。提高程序的可重用性，同时提高了开发的效率。

这两个核心非常非常非常重要，在后面会详细介绍。

6、Spring优缺点

--优点：

方便解耦，简化开发：通过Spring提供的IoC容器，我们可以将对象之间的依赖关系交由Spring进行控制，避免硬编码所造成的过度程序耦合。有了Spring，用户不必再为单实例模式类、属性文件解析等这些很底层的需求编写代码，可以更专注于上层的应用。

AOP编程的支持：通过Spring提供的AOP功能，方便进行面向切面的编程，许多不容易用传统OOP实现的功能可以通过AOP轻松应付。

声明式事务的支持：在Spring中，我们可以从单调烦闷的事务管理代码中解脱出来，通过声明式方式灵活地进行事务的管理，提高开发效率和质量。

方便程序的测试：可以用非容器依赖的编程方式进行几乎所有的测试工作，在Spring里，测试不再是昂贵的操作，而是随手可做的事情。例如：Spring对Junit4支持，可以通过注解方便的测试Spring程序。

方便集成各种优秀框架：Spring不排斥各种优秀的开源框架，相反，Spring可以降低各种框架的使用难度，Spring提供了对各种优秀框架（如Struts,Hibernate、Hessian、Quartz）等的直接支持。

轻量级的框架：从大小与开销两方面而言Spring都是轻量的。现在完整的Spring5框架只有82MB。并且Spring所需的处理开销也是微不足道的。

非入侵式的框架：Spring框架是一个非入侵式的框架，就是我们的系统使用了Spring，但系统完全不依赖于Spring的特定类。

降低Java EE API的使用难度：Spring对很多难用的Java EE API（如JDBC，JavaMail，远程调用等）提供了一个薄薄的封装层，通过Spring的简易封装，这些Java EE API的使用难度大为降低。

Java 源码是经典学习范例：Spring的源码设计精妙、结构清晰、匠心独运，处处体现着大师对Java设计模式灵活运用以及对Java技术的高深造诣。Spring框架源码无疑是Java技术的最佳实践范例。如果想在短时间内迅速提高自己的Java技术水平和应用开发水平，学习和研究Spring源码将会使你收到意想不到的效果。

既然Spring有这么多优点你告诉你凭什么不用它？

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那么再好的框架，肯定也是有缺点的。

--缺点

不易拆分：spring框架整合其它框架都是黏在一起，后面拆分的话就不容易拆分了。

有更好的替代品：对比新出的springboot，他已经逐渐占领了市场。

配置繁琐：随着系统工程的增大，系统与第三方的配置文件会大量增加，这也是Spring最致命的地方，人称：“配置地狱”。

7、Spring的拓展

Spring框架经过这么多年的发展，它已经衍生出了一个非常庞大的体系，有SpringBoot、SpringCloud等等。如下图所示：

SpringBoot的设计目的是用来简化 Spring 应用的开发过程。现在大部分企业都在使用SpringBoot进行快速开发，Springboot内部集成了很多第三方库的配置，所以它开箱即用。而且能够快速整合第三方框架，无需配置繁琐的文件，解决了Spring的弊端。基于Spring Boot可以快速的开发单个微服务。 SpringBoot的约定大于配置！