【愚公系列】2023年06月 Java教学课程 131-Spring框架的简介和基本使用

一、Spring简介

1.什么是框架

框架（Framework）是一种用于开发软件、网站或应用程序的基础结构，它提供了一组通用的工具、库、规范和设计模式，用于简化和加速开发过程。框架通常包含了一些预先定义好的组件和模块，开发者可以使用这些组件和模块来构建自己的应用程序，从而大大减少开发的时间和成本。框架也可以提供一些标准化的架构和流程，使得多个开发者之间的协作更加容易和高效。常见的框架包括Web框架、移动应用框架、桌面应用框架等。

2.框架的作用

框架的作用是提供一个基础结构和规范，使得开发者可以更加高效地开发软件。框架包括各种工具、库和模块，它们提供了一组通用的功能和标准化的接口，开发者可以在此基础上进行开发，减少了重复性的工作和错误的风险。框架还可以提供一些基础设施，如安全性、数据访问、用户管理、日志记录等，使得开发者可以专注于业务逻辑的实现，而不必花费大量时间和精力去处理这些基础性问题。此外，框架还可以提供一些标准化的代码结构和设计模式，使得代码更易于维护和扩展。最终，框架的作用是提高软件开发的效率和质量，促进软件行业的发展。

3.Spring是什么

Spring是一个开源的轻量级Java框架，旨在简化Java企业应用程序开发。它提供了许多工具和技术，用于管理应用程序的生命周期、数据访问、事务管理、安全性和其他功能。 Spring主要用于开发企业应用程序，但也可用于开发其他类型的应用程序。它与其他流行的框架，如Struts和Hibernate等，可以很好地协同工作。

4.Spring的体系结构

Spring体系结构主要由以下几个模块组成：

• 核心容器（Core Container）：提供了Spring框架的基础功能，包括IoC容器、事件处理、资源管理、数据绑定等。

• AOP（Aspect Oriented Programming）模块：提供了面向切面编程的支持，包括切面、切点、通知、连接点等。

• 数据访问/集成模块（Data Access/Integration）：提供了与数据访问相关的模块，包括JDBC、ORM、事务管理等。

• Web模块：提供了与Web开发相关的模块，包括MVC、WebSocket、REST等。

• Test模块：提供了对Spring应用程序进行测试的支持。

• Instrumentation模块：提供了对Java应用程序进行性能监控和诊断的支持。

• Messaging模块：提供了与消息传递相关的模块，包括JMS、AMQP等。

• Aspects模块：提供了与面向切面编程相关的模块，包括AspectJ、Spring AOP等。

Spring框架的体系结构是非常庞大和复杂的，但其模块化的设计使得开发者可以根据自己的需求选择相应的模块来使用。同时，Spring框架的灵活性和可扩展性也为开发者提供了很多便利。

5.Spring的发展历史

Spring是一个开源的Java应用程序框架，它的发展历史可以分为以下几个阶段：

• Spring 1.x：2002年，Rod Johnson首次发布了Spring框架，它的目标是简化企业应用程序的开发。Spring 1.x版本提供了依赖注入、AOP、JDBC等基本功能。

• Spring 2.x：2006年，Spring 2.0发布，引入了新的特性如Spring MVC、Java 5注解和Java EE
5集成。此时Spring开始成为企业级Java应用程序开发的事实标准。

• Spring 3.x：2009年，Spring 3.0发布，引入了Java 6和Java EE 6的支持，增强了对注解的支持，引入了Spring Expression Language（SpEL）等新特性。

• Spring 4.x：2013年，Spring 4.0发布，引入了对Java 8和Java EE 7的支持，增强了REST和WebSocket的支持，改进了测试和日志等方面。

• Spring 5.x：2017年，Spring 5.0发布，引入了对Java 9和Reactive编程的支持，改进了WebFlux框架，提高了性能和可扩展性。

6.Spring优势

• 轻量级：Spring框架是一种轻量级的解决方案，不需要很多的配置和依赖项。

• IOC容器：Spring框架提供了一个IOC容器，可以管理应用程序中的对象，包括创建、销毁和配置对象等。

• AOP支持：Spring框架提供AOP支持，可以在不修改现有代码的情况下添加新的功能。

• 事务管理：Spring框架提供了一个事务管理框架，可以管理事务的开始、提交、回滚等操作。

• MVC框架：Spring框架提供了一个MVC框架，可以使开发人员更容易地开发Web应用程序。

• 支持RESTful Web服务：Spring框架提供了对RESTful Web服务的支持，可以轻松地构建和管理RESTful Web服务。

• 简化了JDBC编程：Spring框架提供了一个JDBC抽象层，可以简化JDBC编程。

• 集成其他框架：Spring框架可以集成其他框架，如Hibernate、MyBatis等，使得开发更加便捷。

二、IoC简介

1.优质程序代码的制作原则

• 可读性高：程序代码应该易于阅读和理解，包括适当的注释，良好的命名和格式化。

• 可维护性高：程序代码应该易于维护，包括易于调试，易于修改和易于扩展。

• 可重用性高：程序代码应该易于重用，包括可重用的函数、类和模块。

• 健壮性高：程序代码应该具有健壮性，能够处理各种异常情况和错误。

• 性能高：程序代码应该具有高性能，能够快速响应用户的请求和处理大量数据。

• 安全性高：程序代码应该具有高安全性，能够保证用户的隐私和数据的安全。

• 可移植性高：程序代码应该易于移植，能够在不同的平台和环境下运行。

2.耦合与内聚

耦合和内聚是软件工程中两个非常重要的概念，它们描述了模块之间的关系和模块内部的结构。

• 耦合：指的是模块之间的依赖关系，也就是一个模块对另一个模块的调用和使用。耦合分为紧耦合和松耦合两种。紧耦合表示两个模块之间的依赖程度很高，一个模块的改变会影响到另一个模块，导致系统的稳定性和可扩展性下降；松耦合则表示两个模块之间的依赖程度较低，一个模块的改变不会影响到另一个模块，系统的稳定性和可扩展性较高。

• 内聚：指的是模块内部的结构，也就是一个模块内部各个元素之间的联系和关系。内聚分为强内聚和弱内聚两种。强内聚表示一个模块内部各个元素之间的联系和关系很强，具有明确的功能和目的，易于维护和修改；弱内聚则表示一个模块内部各个元素之间的联系和关系较弱，功能不够明确，难以维护和修改。

在软件设计中，应该尽量使模块之间的耦合度低、内聚度高，以便提高系统的稳定性、可扩展性和可维护性。

3.工厂模式发展史

工厂模式是一种软件设计模式，旨在通过将对象的创建委托给一个专门的类来解决对象创建的问题。它的历史可以追溯到20世纪60年代，当时软件工程师开始探索如何有效地创建和组织大型软件系统。

在早期，工厂模式被广泛用于创建和管理对象的实例。然而，这种方法存在一些问题，包括代码重复和维护成本高。为了解决这些问题，软件工程师开始探索其他方法，如单例模式和抽象工厂模式。

在90年代，工厂模式开始得到更广泛的应用，尤其是在面向对象编程语言和框架中。此外，随着互联网和分布式系统的发展，工厂模式成为更加重要的设计模式，因为它可以帮助开发人员有效地处理大量的对象实例。

今天，工厂模式仍然是面向对象编程的重要组成部分，被广泛应用于各种编程语言和框架中。同时，它也在不断发展和演变，以满足不断变化的软件开发需求。

第一阶段：

第二阶段：

第三阶段：

4.Spring发展历程

5.IoC

• IoC（Inversion Of Control）控制反转，Spring反向控制应用程序所需要使用的外部资源

• Spring控制的资源全部放置在Spring容器中，该容器称为IoC容器

三、入门案例

1.案例环境说明

• 模拟三层架构中表现层调用业务层功能

– 表现层：UserApp模拟UserServlet（使用main方法模拟）

– 业务层：UserService

2.IoC入门案例制作步骤

2.1 IoC入门案例制作步骤-1

<dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-context</artifactId>
<version>5.1.9.RELEASE</version>
</dependency>

2.2 IoC入门案例制作步骤-2

public interface UserService {
//业务方法
void save();
}

2.3 IoC入门案例制作步骤-3

public class UserServiceImpl implements UserService {
public void save() {
System.out.println("user service running...");
}
}

2.4 IoC入门案例制作步骤-4

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
https://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
<!-- 1.创建spring控制的资源-->
<bean id="userService" class="com.itheima.service.impl.UserServiceImpl"/>
</beans>

2.5 IoC入门案例制作步骤-5

public class UserApp {
public static void main(String[] args) {
//2.加载配置文件
ApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
//3.获取资源
UserService userService = (UserService) ctx.getBean("userService");
userService.save();
}
}

四、IoC配置（XML格式）

1.bean

• 名称：bean

• 类型：标签

• 归属：beans标签

• 作用：定义spring中的资源，受此标签定义的资源将受到spring控制

• 格式：

<beans>
<bean />
</beans>

• 基本属性：

<bean id="beanId" name="beanName1,beanName2" class="ClassName"></bean>

id：bean的名称，通过id值获取bean

class：bean的类型

name：bean的名称，可以通过name值获取bean，用于多人配合时给bean起别名

2.bean属性scope

• 名称：scope

• 类型：属性

• 归属：bean标签

• 作用：定义bean的作用范围

• 格式：

<bean scope="singleton"></bean>

• 取值：

– singleton：设定创建出的对象保存在spring容器中，是一个单例的对象

– prototype：设定创建出的对象保存在spring容器中，是一个非单例的对象

– request、session、application、 websocket ：设定创建出的对象放置在web容器对应的位置

3.bean生命周期

package com.itheima.service.impl;

import com.itheima.service.UserService;

public class UserServiceImpl implements UserService {

public UserServiceImpl(){
System.out.println(" constructor is running...");
}

public void init(){
System.out.println("init....");
}

public void destroy(){
System.out.println("destroy....");
}

public void save() {
System.out.println("user service running...");
}

}

• 名称：init-method，destroy-method

• 类型：属性

• 归属：bean标签

• 作用：定义bean对象在初始化或销毁时完成的工作

• 格式：

<bean init-method="init" destroy-method="destroy></bean>

• 取值：bean对应的类中对应的具体方法名

• 注意事项：

– 当scope=“singleton”时，spring容器中有且仅有一个对象，init方法在创建容器时仅执行一次

– 当scope=“prototype”时，spring容器要创建同一类型的多个对象，init方法在每个对象创建时均执行一次

– 当scope=“singleton”时，关闭容器会导致bean实例的销毁，调用destroy方法一次

– 当scope=“prototype”时，对象的销毁由垃圾回收机制gc()控制，destroy方法将不会被执行

4.bean对象创建方式

package com.itheima.service;

import com.itheima.service.impl.UserServiceImpl;

public class UserServiceFactory {
public static UserService getService(){
System.out.println("factory create object...");
return new UserServiceImpl();
}
}

1、factory-bean

• 名称：factory-bean

• 类型：属性

• 归属：bean标签

• 作用：定义bean对象创建方式，使用静态工厂的形式创建bean，兼容早期遗留系统的升级工作

• 格式：

<bean id="userService4" class="com.itheima.service.UserServiceFactory" factory-method="getService"/>

• 取值：工厂bean中用于获取对象的静态方法名

• 注意事项：

– class属性必须配置成静态工厂的类名

2、factory-bean，factory-method

• 名称：factory-bean，factory-method

• 类型：属性

• 归属：bean标签

• 作用：定义bean对象创建方式，使用实例工厂的形式创建bean，兼容早期遗留系统的升级工作

• 格式：

<!--实例工厂对应的bean-->
<bean id="factoryBean" class="com.itheima.service.UserServiceFactory"/>
<!--实例工厂创建bean，依赖工厂对象对应的bean-->
<bean id="userService5" factory-bean="factoryBean" factory-method="getService" />

• 取值：工厂bean中用于获取对象的实例方法名

• 注意事项：

– 使用实例工厂创建bean首先需要将实例工厂配置bean，交由spring进行管理

– factory-bean是实例工厂的beanId

5.DI

• IoC（Inversion Of Control）控制翻转，Spring反向控制应用程序所需要使用的外部资源

• DI（Dependency Injection）依赖注入，应用程序运行依赖的资源由Spring为其提供，资源进入应用程序的方式称为注入

IoC是一种编程思想，DI是实现IoC的一种方式。在使用IoC容器时，DI是其中最基本的功能，也是实现IoC的核心。因此，IoC和DI是密不可分的。

6.set注入（主流）

• 名称：property

• 类型：标签

• 归属：bean标签

• 作用：使用set方法的形式为bean提供资源

• 格式：

<bean>
<property />
</bean>

• 基本属性：

<property name="propertyName" value="propertyValue" ref="beanId"/>

name：对应bean中的属性名，要求该属性必须提供可访问的set方法（严格规范为此名称是set方法对应名称）

value：设定非引用类型属性对应的值，不能与ref同时使用

ref：设定引用类型属性对应bean的id ，不能与value同时使用

• 注意：一个bean可以有多个property标签

7.构造器注入

• 名称：constructor-arg

• 类型：标签

• 归属：bean标签

• 作用：使用构造方法的形式为bean提供资源，兼容早期遗留系统的升级工作

• 格式：

<bean>
<constructor-arg />
</bean>

• 基本属性：

<constructor-arg name="argsName" value="argsValue />

name：对应bean中的构造方法所携带的参数名

value：设定非引用类型构造方法参数对应的值，不能与ref同时使用

其他属性：

<constructor-arg index="arg-index" type="arg-type" ref="beanId"/>

ref：设定引用类型构造方法参数对应bean的id ，不能与value同时使用

type ：设定构造方法参数的类型，用于按类型匹配参数或进行类型校验

index ：设定构造方法参数的位置，用于按位置匹配参数，参数index值从0开始计数

• 注意：一个bean可以有多个constructor-arg标签

8.集合类型数据注入

• 名称：array，list，set，map，props

• 类型：标签

• 归属：property标签 或 constructor-arg标签

• 作用：注入集合数据类型属性

• 格式：

<property>
<list></list>
</property>

1、集合类型数据注入——list

<property name="al">
<list>
<value>itheima</value>
<value>66666</value>
</list>
</property>

2、集合类型数据注入——props

<property name="properties">
<props>
<prop key="name">itheima666</prop>
<prop key="value">666666</prop>
</props>
</property>

3、集合类型数据注入——array

<property name="arr">
<array>
<value>123456</value>
<value>66666</value>
</array>
</property>

4、集合类型数据注入——set

<property name="hs">
<set>
<value>itheima</value>
<value>66666</value>
</set>
</property>

5、集合类型数据注入——map

<property name="hm">
<map>
<entry key="name" value="itheima66666"/>
<entry key="value" value="6666666666"/>
</map>
</property>

9.使用p命名空间简化配置

• 名称：p:propertyName，p:propertyName-ref

• 类型：属性

• 归属：bean标签

• 作用：为bean注入属性值

• 格式：

<bean p:propertyName="propertyValue" p:propertyName-ref="beanId"/>

• 注意：使用p命令空间需要先开启spring对p命令空间的的支持，在beans标签中添加对应空间支持

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p" xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans https://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

• 案例：

<bean
id="userService"
class="com.itheima.service.impl.UserServiceImpl"
p:userDao-ref="userDao"
p:bookDao-ref="bookDao"
/>

10.SpEL

• Spring提供了对EL表达式的支持，统一属性注入格式

• 类型：属性值

• 归属：value属性值

• 作用：为bean注入属性值

• 格式：

<property value="EL"></bean>

• 注意：所有属性值不区分是否引用类型，统一使用value赋值

• 所有格式统一使用 value=“****”

– 常量 #{10} #{3.14} #{2e5} #{‘itcast’}

– 引用bean #{beanId}

– 引用bean属性 #{beanId.propertyName}

– 引用bean方法 beanId.methodName().method2()

– 引用静态方法 T(java.lang.Math).PI

– 运算符支持 #{3 lt 4 == 4 ge 3}

– 正则表达式支持 #{user.name matches‘[a-z]{6,}’}

– 集合支持 #{likes[3]}

• 案例：

<bean id="userService" class="com.itheima.service.impl.UserServiceImpl">
<property name="userDao" value="#{userDao}"/>
<property name="bookDao" value="#{bookDao}"/>
<property name="num" value="#{666666666}"/>
<property name="version" value="#{'itcast'}"/>
</bean>

11.properties文件

• Spring提供了读取外部properties文件的机制，使用读取到的数据为bean的属性赋值

• 操作步骤

1.准备外部properties文件

2.开启context命名空间支持

xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"

3.加载指定的properties文件

<context:property-placeholder location="classpath:filename.properties">

4.使用加载的数据

<property name="propertyName" value="${propertiesName}"/>

– 注意：如果需要加载所有的properties文件，可以使用*.properties表示加载所有的properties文件

– 注意：读取数据使用${propertiesName}格式进行，其中propertiesName指properties文件中的属性名

12.团队开发

• 名称：import

• 类型：标签

• 归属：beans标签

• 作用：在当前配置文件中导入其他配置文件中的项

• 格式：

<beans>
<import />
</beans>

• 基本属性：

<import resource=“config.xml"/>

resource：加载的配置文件名

• Spring容器加载多个配置文件

new ClassPathXmlApplicationContext("config1.xml","config2.xml");

• Spring容器中的bean定义冲突问题

– 同id的bean，后定义的覆盖先定义的

– 导入配置文件可以理解为将导入的配置文件复制粘贴到对应位置

– 导入配置文件的顺序与位置不同可能会导致最终程序运行结果不同

13.ApplicationContext

• 1.ApplicationContext是一个接口，提供了访问spring容器的API

• 2.ClassPathXmlApplicationContext是一个类，实现了上述功能

• 3.ApplicationContext的顶层接口是BeanFactory

• 4.BeanFactory定义了bean相关的最基本操作

• 5.ApplicationContext在BeanFactory基础上追加了若干新功能

对比BeanFactory

• 1.BeanFactory创建的bean采用延迟加载形式，使用才创建

• 2.ApplicationContext创建的bean默认采用立即加载形式

FileSystemXmlApplicationContext

可以加载文件系统中任意位置的配置文件，而ClassPathXmlApplicationContext只能加载类路径下的配置文件

BeanFactory

Resource res = new ClassPathResource("applicationContext.xml");
BeanFactory bf = new XmlBeanFactory(res);
UserService userService = (UserService)bf.getBean("userService");

14.第三方资源配置

• 阿里数据源方案Druid

<bean id="dataSource" class="com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource">
<property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver"></property>
<property name="url" value="jdbc:mysql://localhost:3306/spring_ioc"></property>
<property name="username" value="root"></property>
<property name="password" value="root"></property>
</bean>