Spring框架 - Spring和Spring框架組成

Spring是什麼？它是怎麼誕生的？有哪些主要的元件和核心功能呢? 本文通過這幾個問題幫助你構築Spring和Spring Framework的整體認知。@pdai

Spring框架 - Spring和Spring框架組成

什麼是Spring?

首先，Spring是什麼？它是怎麼誕生的？它的誕生是為了解決什麼問題？@pdai

Spring的起源

百度百科中關於Spring的起源介紹如下：

要談Spring的歷史，就要先談J2EE。J2EE應用程式的廣泛實現是在1999年和2000年開始的，它的出現帶來了諸如事務管理之類的核心中間層概念的標準化，但是在實踐中並沒有獲得絕對的成功，因為開發效率，開發難度和實際的效能都令人失望。

曾經使用過EJB開發JAVA EE應用的人，一定知道，在EJB開始的學習和應用非常的艱苦，很多東西都不能一下子就很容易的理解。EJB要嚴格地實現各種不同型別的介面，類似的或者重複的程式碼大量存在。而設定也是複雜和單調，同樣使用JNDI進行物件查詢的程式碼也是單調而枯燥。雖然有一些開發工作隨著xdoclet的出現，而有所緩解，但是學習EJB的高昂代價，和極低的開發效率，極高的資源消耗，都造成了EJB的使用困難。而Spring出現的初衷就是為了解決類似的這些問題。

Spring的一個最大的目的就是使JAVA EE開發更加容易。同時，Spring之所以與Struts、Hibernate等單層框架不同，是因為Spring致力於提供一個以統一的、高效的方式構造整個應用，並且可以將單層框架以最佳的組合揉和在一起建立一個連貫的體系。可以說Spring是一個提供了更完善開發環境的一個框架，可以為POJO(Plain Ordinary Java Object)物件提供企業級的服務。

Spring的形成，最初來自Rod Jahnson所著的一本很有影響力的書籍《Expert One-on-One J2EE Design and Development》，就是在這本書中第一次出現了Spring的一些核心思想，該書出版於2002年。

Spring的特性和優勢

Spring Framework有哪些特性，用了這個框架對開發而言有什麼好處呢？

從Spring 框架的特性來看：

非侵入式：基於Spring開發的應用中的物件可以不依賴於Spring的API
控制反轉：IOC——Inversion of Control，指的是將物件的建立權交給 Spring 去建立。使用 Spring 之前，物件的建立都是由我們自己在程式碼中new建立。而使用 Spring 之後。物件的建立都是給了 Spring 框架。
依賴注入：DI——Dependency Injection，是指依賴的物件不需要手動呼叫 setXX 方法去設定，而是通過設定賦值。
面向切面程式設計：Aspect Oriented Programming——AOP
容器：Spring 是一個容器，因為它包含並且管理應用物件的生命週期
元件化：Spring 實現了使用簡單的元件設定組合成一個複雜的應用。在 Spring 中可以使用XML和Java註解組合這些物件。
一站式：在 IOC 和 AOP 的基礎上可以整合各種企業應用的開源框架和優秀的第三方類庫（實際上 Spring 自身也提供了表現層的 SpringMVC 和持久層的 Spring JDBC）

從使用Spring 框架的好處看：

Spring 可以使開發人員使用 POJOs 開發企業級的應用程式。只使用 POJOs 的好處是你不需要一個 EJB 容器產品，比如一個應用程式伺服器，但是你可以選擇使用一個健壯的 servlet 容器，比如 Tomcat 或者一些商業產品。
Spring 在一個單元模式中是有組織的。即使包和類的數量非常大，你只要擔心你需要的，而其它的就可以忽略了。
Spring 不會讓你白費力氣做重複工作，它真正的利用了一些現有的技術，像 ORM 框架、紀錄檔框架、JEE、Quartz 和 JDK 計時器，其他檢視技術。
測試一個用 Spring 編寫的應用程式很容易，因為環境相關的程式碼被移動到這個框架中。此外，通過使用 JavaBean-style POJOs，它在使用依賴注入注入測試資料時變得更容易。
Spring 的 web 框架是一個設計良好的 web MVC 框架，它為比如 Structs 或者其他工程上的或者不怎麼受歡迎的 web 框架提供了一個很好的供替代的選擇。MVC 模式導致應用程式的不同方面(輸入邏輯，業務邏輯和UI邏輯)分離，同時提供這些元素之間的鬆散耦合。模型(Model)封裝了應用程式資料，通常它們將由 POJO 類組成。檢視(View)負責渲染模型資料，一般來說它生成使用者端瀏覽器可以解釋 HTML 輸出。控制器(Controller)負責處理使用者請求並構建適當的模型，並將其傳遞給檢視進行渲染。
Spring 對 JavaEE 開發中非常難用的一些 API（JDBC、JavaMail、遠端呼叫等），都提供了封裝，使這些API應用難度大大降低。
輕量級的 IOC 容器往往是輕量級的，例如，特別是當與 EJB 容器相比的時候。這有利於在記憶體和 CPU 資源有限的計算機上開發和部署應用程式。
Spring 提供了一致的事務管理介面，可向下擴充套件到（使用一個單一的資料庫，例如）本地事務並擴充套件到全域性事務（例如，使用 JTA）

Spring有哪些元件?

Spring Framework有哪些元件呢？

下圖來自，官方檔案 Spring-framework 5.0；需要注意的是，雖然這個圖來源於Spring Framwork5.0 M4 版本，但是它依然是V4版本的圖，比如Spring 5版本中的web模組已經去掉了Portlet模組，新增了WebFlux模組等。

上圖中包含了 Spring 框架的所有模組，這些模組可以滿足一切企業級應用開發的需求，在開發過程中可以根據需求有選擇性地使用所需要的模組。下面分別對這些模組的作用進行簡單介紹（並且結合SpringFramework5.x原始碼模組幫助你對應好各模組關係）。

Core Container（Spring的核心容器）

Spring 的核心容器是其他模組建立的基礎，由 Beans 模組、Core 核心模組、Context 上下文模組和 SpEL 表示式語言模組組成，沒有這些核心容器，也不可能有 AOP、Web 等上層的功能。具體介紹如下。

Beans 模組：提供了框架的基礎部分，包括控制反轉和依賴注入。
Core 核心模組：封裝了 Spring 框架的底層部分，包括資源存取、型別轉換及一些常用工具類。
Context 上下文模組：建立在 Core 和 Beans 模組的基礎之上，整合 Beans 模組功能並新增資源繫結、資料驗證、國際化、Java EE 支援、容器生命週期、事件傳播等。ApplicationContext 介面是上下文模組的焦點。
SpEL 模組：提供了強大的表示式語言支援，支援存取和修改屬性值，方法呼叫，支援存取及修改陣列、容器和索引器，命名變數，支援算數和邏輯運算，支援從 Spring 容器獲取 Bean，它也支援列表投影、選擇和一般的列表聚合等。

對應的原始碼模組如下：

Data Access/Integration（資料存取／整合）

資料存取／整合層包括 JDBC、ORM、OXM、JMS 和 Transactions 模組，具體介紹如下。

JDBC 模組：提供了一個 JBDC 的樣例模板，使用這些模板能消除傳統冗長的 JDBC 編碼還有必須的事務控制，而且能享受到 Spring 管理事務的好處。
ORM 模組：提供與流行的「物件-關係」對映框架無縫整合的 API，包括 JPA、JDO、Hibernate 和 MyBatis 等。而且還可以使用 Spring 事務管理，無需額外控制事務。
OXM 模組：提供了一個支援 Object /XML 對映的抽象層實現，如 JAXB、Castor、XMLBeans、JiBX 和 XStream。將 Java 物件對映成 XML 資料，或者將XML 資料對映成 Java 物件。
JMS 模組：指 Java 訊息服務，提供一套「訊息生產者、訊息消費者」模板用於更加簡單的使用 JMS，JMS 用於用於在兩個應用程式之間，或分散式系統中傳送訊息，進行非同步通訊。
Transactions 事務模組：支援程式設計和宣告式事務管理。

對應的原始碼模組如下：

Web模組

Spring 的 Web 層包括 Web、Servlet、WebSocket 和 Webflux 元件，具體介紹如下。

Web 模組：提供了基本的 Web 開發整合特性，例如多檔案上傳功能、使用的 Servlet 監聽器的 IOC 容器初始化以及 Web 應用上下文。
Servlet 模組：提供了一個 Spring MVC Web 框架實現。Spring MVC 框架提供了基於註解的請求資源注入、更簡單的資料繫結、資料驗證等及一套非常易用的 JSP 標籤，完全無縫與 Spring 其他技術共同作業。
WebSocket 模組：提供了簡單的介面，使用者只要實現響應的介面就可以快速的搭建 WebSocket Server，從而實現雙向通訊。
Webflux 模組： Spring WebFlux 是 Spring Framework 5.x中引入的新的響應式web框架。與Spring MVC不同，它不需要Servlet API，是完全非同步且非阻塞的，並且通過Reactor專案實現了Reactive Streams規範。Spring WebFlux 用於建立基於事件迴圈執行模型的完全非同步且非阻塞的應用程式。

此外Spring4.x中還有Portlet 模組，在Spring 5.x中已經移除

Portlet 模組：提供了在 Portlet 環境中使用 MVC 實現，類似 Web-Servlet 模組的功能。

對應的原始碼模組如下：

AOP、Aspects、Instrumentation和Messaging

在 Core Container 之上是 AOP、Aspects 等模組，具體介紹如下：

AOP 模組：提供了面向切面程式設計實現，提供比如紀錄檔記錄、許可權控制、效能統計等通用功能和業務邏輯分離的技術，並且能動態的把這些功能新增到需要的程式碼中，這樣各司其職，降低業務邏輯和通用功能的耦合。
Aspects 模組：提供與 AspectJ 的整合，是一個功能強大且成熟的面向切面程式設計（AOP）框架。
Instrumentation 模組：提供了類工具的支援和類載入器的實現，可以在特定的應用伺服器中使用。
messaging 模組：Spring 4.0 以後新增了訊息（Spring-messaging）模組，該模組提供了對訊息傳遞體系結構和協定的支援。
jcl 模組： Spring 5.x中新增了紀錄檔框架整合的模組。

對應的原始碼模組如下：