Spring 框架原理

Spring AOP 和 IOC 容器入門

Spring 是一個開源框架，是為了解決企業(yè)應(yīng)用程序開發(fā)復(fù)雜性而創(chuàng)建的?？蚣艿闹饕獌?yōu)勢之一就是其分層架構(gòu)，分層架構(gòu)允許您選擇使用哪一個組件，同時為 J2EE 應(yīng)用程序開發(fā)提供集成的框架。先從框架底層模型的角度描述該框架的功能，然后將討論兩個最有趣的模塊： Spring 面向方面編程（ AOP ）和控制反轉(zhuǎn) （ IOC ） 容器。接著將使用幾個示例演示 IOC 容器在典型應(yīng)用程序用例場景中的應(yīng)用情況。這些示例還將成為本系列后面部分進(jìn)行的展開式討論的基礎(chǔ)，在本文的后面部分，將介紹 Spring 框架通過 Spring AOP 實現(xiàn) AOP 構(gòu)造的方式。

Spring 框架

Spring 框架是一個分層架構(gòu)，由 7 個定義良好的模塊組成。 Spring 模塊構(gòu)建在核心容器之上，核心容器定義了創(chuàng)建、配置和管理 bean 的方式，如圖 1 所示。

圖 1. Spring 框架的 7 個模塊

 

組成 Spring 框架的每個模塊（或組件）都可以單獨存在，

或者與其他一個或多個模塊聯(lián)合實現(xiàn)。每個模塊的功能如下：

• Spring Core 核心容器 ：核心容器提供 Spring 框架的基本功能。核心容器的主要組件是 BeanFactory ，它是工廠模式的實現(xiàn)。 BeanFactory 使用控制反轉(zhuǎn) （ IOC ） 模式將應(yīng)用程序的配置和依賴性規(guī)范與實際的應(yīng)用程序代碼分開。
• Spring Context 上下文 ： Spring 上下文是一個配置文件，向 Spring 框架提供上下文信息。 Spring 上下文包括企業(yè)服務(wù)，例如 JNDI 、 EJB 、電子郵件、國際化、校驗和調(diào)度功能。
• Spring AOP ： 通過配置管理特性， Spring AOP 模塊直接將面向方面的編程功能集成到了 Spring 框架中。所以，可以很容易地使 Spring 框架管理的任何對象支持 AOP 。 Spring AOP 模塊為基于 Spring 的應(yīng)用程序中的對象提供了事務(wù)管理服務(wù)。通過使用 Spring AOP ，不用依賴 EJB 組件，就可以將聲明性事務(wù)管理集成到應(yīng)用程序中。
• Spring DAO ： JDBC DAO 抽象層提供了有意義的異常層次結(jié)構(gòu)，可用該結(jié)構(gòu)來管理異常處理和不同數(shù)據(jù)庫供應(yīng)商拋出的錯誤消息。異常層次結(jié)構(gòu)簡化了錯誤處理，并且極大地降低了需要編寫 的異常代碼數(shù)量（例如打開和關(guān)閉連接）。 Spring DAO 的面向 JDBC 的異常遵從通用的 DAO 異常層次結(jié)構(gòu)。
• Spring ORM ： Spring 框架插入了若干個 ORM 框架，從而提供了 ORM 的對象關(guān)系工具，其中包括 JDO 、 Hibernate 和 iBatis SQL Map 。所有這些都遵從 Spring 的通用事務(wù)和 DAO 異常層次結(jié)構(gòu)。
• Spring Web 模塊 ： Web 上下文模塊建立在應(yīng)用程序上下文模塊之上，為基于 Web 的應(yīng)用程序提供了上下文。所以， Spring 框架支持與 Jakarta Struts 的集成。 Web 模塊還簡化了處理多部分請求以及將請求參數(shù)綁定到域?qū)ο蟮墓ぷ鳌?/span>
• Spring MVC 框架 ： MVC 框架是一個全功能的構(gòu)建 Web 應(yīng)用程序的 MVC 實現(xiàn)。通過策略接口， MVC 框架變成為高度可配置的， MVC 容納了大量視圖技術(shù)，其中包括 JSP 、 Velocity 、 Tiles 、 iText 和 POI 。

Spring 框架的功能可以用在任何 J2EE 服務(wù)器中，大多數(shù)功能也適用于不受管理的環(huán)境。 Spring 的核心要點是：支持不綁定到特定 J2EE 服務(wù)的可重用業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)訪問對象。毫無疑問，這樣的對象可以在不同 J2EE 環(huán)境 （ Web 或 EJB ）、獨立應(yīng)用程序、測試環(huán)境之間重用。

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IOC 和 AOP

控制反轉(zhuǎn)模式（也稱作依賴性介入）的基本概念是：不創(chuàng)建對象，但是描述創(chuàng)建它們的方式。在代碼中不直接與對象和服務(wù)連接，但在配置文件中描述哪一個組件需要哪一項服務(wù)。容器 （在 Spring 框架中是 IOC 容器） 負(fù)責(zé)將這些聯(lián)系在一起。

在典型的 IOC 場景中，容器創(chuàng)建了所有對象，并設(shè)置必要的屬性將它們連接在一起，決定什么時間調(diào)用方法。下表列出了 IOC 的一個實現(xiàn)模式。

類型 1(New)	服務(wù)需要實現(xiàn)專門的接口，通過接口，由對象提供這些服務(wù)， 可以從對象查詢依賴性（例如，需要的附加服務(wù)）
類型 2(Get)	通過 JavaBean 的屬性（例如 setter 方法）分配依賴性
類型 3(Set)	依賴性以構(gòu)造函數(shù)的形式提供，不以 JavaBean 屬性的形式公開

Spring 框架的 IOC 容器采用Get和Set 實現(xiàn)產(chǎn)生類的對象。

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AOP

面向方面的編程 ，即 AOP ，是一種編程技術(shù)，它允許程序員對橫切關(guān)注點或橫切典型的職責(zé)分界線的行為（例如日志和事務(wù)管理）進(jìn)行模塊化。 AOP 的核心構(gòu)造是方面 ，它將那些影響多個類的行為封裝到可重用的模塊中。

AOP 和 IOC 是補充性的技術(shù)，它們都運用模塊化方式解決企業(yè)應(yīng)用程序開發(fā)中的復(fù)雜問題。在典型的面向?qū)ο箝_發(fā)方式中，可能要將日志記錄語句放在所有方法和 Java 類中才能實現(xiàn)日志功能。在 AOP 方式中，可以反過來將日志服務(wù)模塊化 ，并以聲明的方式將它們應(yīng)用到需要日志的組件上。當(dāng)然，優(yōu)勢就是 Java 類不需要知道日志服務(wù)的存在，也不需要考慮相關(guān)的代碼。所以，用 Spring AOP 編寫的應(yīng)用程序代碼是松散耦合的。

AOP 的功能完全集成到了 Spring 事務(wù)管理、日志和其他各種特性的上下文中。

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IOC 容器

Spring 設(shè)計的核心是 org.springframework.beans 包，它的設(shè)計目標(biāo)是與 JavaBean 組件一起使用。這個包通常不是由用戶直接使用，而是由服務(wù)器將其用作其他多數(shù)功能的底層中介。下一個最高級抽象是 BeanFactory 接口，它是工廠設(shè)計模式的實現(xiàn)，允許通過名稱創(chuàng)建和檢索對象。 BeanFactory 也可以管理對象之間的關(guān)系。

BeanFactory 支持兩個對象模型。

• 單態(tài) 模型提供了具有特定名稱的對象的共享實例，可以在查詢時對其進(jìn)行檢索。 Singleton 是默認(rèn)的也是最常用的對象模型。對于無狀態(tài)服務(wù)對象很理想。
• 原型 模型確保每次檢索都會創(chuàng)建單獨的對象。在每個用戶都需要自己的對象時，原型模型最適合。

bean 工廠的概念是 Spring 作為 IOC 容器的基礎(chǔ)。 IOC 將處理事情的責(zé)任從應(yīng)用程序代碼轉(zhuǎn)移到框架。正如將在下一個示例中演示的那樣， Spring 框架使用 JavaBean 屬性和配置數(shù)據(jù)來指出必須設(shè)置的依賴關(guān)系。

BeanFactory 接口

因為 org.springframework.beans.factory.BeanFactory 是一個簡單接口，所以可以針對各種底層存儲方法實現(xiàn)。最常用的 BeanFactory 定義是 XmlBeanFactory ，它根據(jù) XML 文件中的定義裝入 bean ，如清單 1 所示。

清單 1. XmlBeanFactory

BeanFactory factory = new XMLBeanFactory(new FileInputSteam("mybean.xml"));

在 XML 文件中定義的 Bean 是被消極加載的，這意味在需要 bean 之前，bean 本身不會被初始化。要從 BeanFactory 檢索 bean，只需調(diào)用 getBean() 方法，傳入將要檢索的 bean 的名稱即可，如清單 2 所示。
清單 2. getBean()

MyBean mybean = (MyBean) factory.getBean("mybean");

每個 bean 的定義都可以是 POJO （用類名和 JavaBean 初始化屬性定義） 或 FactoryBean 。 FactoryBean 接口為使用 Spring 框架構(gòu)建的應(yīng)用程序添加了一個間接的級別。

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IOC 示例

理解控制反轉(zhuǎn)最簡單的方式就是看它的實際應(yīng)用。在對由三部分組成的 Spring 系列 的第 1 部分進(jìn)行總結(jié)時，使用了一個示例，演示了如何通過 Spring IOC 容器注入應(yīng)用程序的依賴關(guān)系（而不是將它們構(gòu)建進(jìn)來）。

用開啟在線信用帳戶的用例作為起點。對于該實現(xiàn)，開啟信用帳戶要求用戶與以下服務(wù)進(jìn)行交互：

• 信用級別評定服務(wù)，查詢用戶的信用歷史信息。
• 遠(yuǎn)程信息鏈接服務(wù)，插入客戶信息，將客戶信息與信用卡和銀行信息連接起來，以進(jìn)行自動借記（如果需要的話）。

電子郵件服務(wù)，向用戶發(fā)送有關(guān)信用卡狀態(tài)的電子郵件。

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三個接口

對于這個示例，假設(shè)服務(wù)已經(jīng)存在，理想的情況是用松散耦合的方式把它們集成在一起。以下清單顯示了三個服務(wù)的應(yīng)用程序接口。
清單 3. CreditRatingInterface

public interface CreditRatingInterface {   



public boolean getUserCreditHistoryInformation(ICustomer iCustomer);

}

 

 

清單 3 所示的信用級別評定接口提供了信用歷史信息。它需要一個包含客戶信息的 Customer 對象。該接口的實現(xiàn)是由 CreditRating 類提供的。

清單 4. CreditLinkingInterface

ublic interface CreditLinkingInterface {



public String getUrl();                               



public void setUrl(String url);                               



public void linkCreditBankAccount() throws Exception ;




}

 

 

信用鏈接接口將信用歷史信息與銀行信息（如果需要的話）連接在一起，并插入用戶的信用卡信息。信用鏈接接口是一個遠(yuǎn)程服務(wù)，它的查詢是通過 getUrl() 方法進(jìn)行的。URL 由 Spring 框架的 bean 配置機(jī)制設(shè)置，稍后會討論它。該接口的實現(xiàn)是由 CreditLinking 類提供的。

清單 5. EmailInterface

public interface EmailInterface {      



public void sendEmail(ICustomer iCustomer);






public String getFromEmail();      



public void setFromEmail(String fromEmail) ;      



public String getPassword();    



public void setPassword(String password) ;     



public String getSmtpHost() ;     



public void setSmtpHost(String smtpHost);    


public String getUserId() ;



public void setUserId(String userId);



  



}

EmailInterface 負(fù)責(zé)向客戶發(fā)送關(guān)于客戶信用卡狀態(tài)的電子郵件。郵件配置參數(shù)（例如 SMPT 主機(jī)、用戶名、口令）由前面提到的 bean 配置機(jī)制設(shè)置。 Email 類提供了該接口的實現(xiàn)。

Spring 使其保持松散

這些接口就位之后，接下來要考慮的就是如何用松散耦合方式將它們集成在一起。在 清單 6 中可以看到信用卡帳戶用例的實現(xiàn)。

注意，所有的 setter 方法都是由 Spring 的配置 bean 實現(xiàn)的。所有的依賴關(guān)系 （也就是三個接口）都可以由 Spring 框架用這些 bean 注入。 createCreditCardAccount() 方法會用服務(wù)去執(zhí)行其余實現(xiàn)。在 清單 7 中可以看到 Spring 的配置文件。用箭頭突出了這些定義。

運行應(yīng)用程序

要運行示例應(yīng)用程序，首先必須 下載 Spring 框架 及其所有依賴文件。接下來，將框架釋放到（比如說）磁盤 c:\ ，這會創(chuàng)建 C:\spring-framework-1.2-rc2 （適用于當(dāng)前發(fā)行版本） 這樣的文件夾。在繼續(xù)后面的操作之前，還必須下載和釋放 Apache Ant 。

接下來，將源代碼釋放到文件夾，例如 c:\ 盤，然后創(chuàng)建 SpringProject 。將 Spring 庫（即 C:\spring-framework-1.2-rc2\dist 下的 spring.jar 和 C:\spring-framework-1.2-rc2\lib\jakarta-commons 下的 commons-logging.jar ）復(fù)制到 SpringProject\lib 文件夾中。完成這些工作之后，就有了必需的構(gòu)建依賴關(guān)系集。

打開命令提示符，將當(dāng)前目錄切換到 SpringProject ，在命令提示符中輸入以下命令： build 。

這會構(gòu)建并運行 CreateCreditAccountClient 類，類的運行將創(chuàng)建 Customer 類對象并填充它，還會調(diào)用 CreateCreditCardAccount 類創(chuàng)建并鏈接信用卡帳戶。 CreateCreditAccountClient 還會通過 ClassPathXmlApplicationContext 裝入 Spring 配置文件。裝入 bean 之后，就可以通過 getBean() 方法訪問它們了，如清單 8 所示。

清單 8. 裝入 Spring 配置文件

classPathXmlApplicationContext appContext = new ClassPathXmlApplicationContext(new String[] {"springexample-creditaccount.xml"});

createCreditCardAccountInterface creditCardAccount =(CreateCreditCardAccountInterface)


appContext.getBean("createCreditCard");

結(jié)束語

在這篇由三部分組成的 Spring 系列 的第一篇文章中，介紹了 Spring 框架的基礎(chǔ)。從討論組成 Spring 分層架構(gòu)的 7 個模塊開始，然后深入介紹了其中兩個模塊： Spring AOP 和 IOC 容器。

由 于學(xué)習(xí)的最佳方法是實踐，所以用一個工作示例介紹了 IOC 模式 （像 Spring 的 IOC 容器實現(xiàn)的那樣）如何用松散耦合的方式將分散的系統(tǒng)集成在一起。在這個示例中可以看到，將依賴關(guān)系或服務(wù)注入工作中的信用卡帳戶應(yīng)用程序，要比從頭開始構(gòu) 建它們?nèi)菀椎枚唷?/span>

 

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