设计模式-16-Spring源码中的设计模式

1-Spring之观察者模式

Java、Google Guava都提供了观察者模式的实现框架。Java提供的框架比较简单，只包含java.util.Observable和java.util.Observer两个类。Google Guava提供的框架功能比较完善和强大：通过EventBus事件总线来实现观察者模式。实际上，Spring也提供了观察者模式的实现框架。

Spring中实现的观察者模式包含三部分：Event事件（相当于消息）、Listener监听者（相当于观察者）、Publisher发送者（相当于被观察者）。我们通过一个例子来看下，Spring提供的观察者模式是怎么使用的。

// Event事件
public class DemoEvent extends ApplicationEvent {
  private String message;

  public DemoEvent(Object source, String message) {
    super(source);
  }

  public String getMessage() {
    return this.message;
  }
}

// Listener监听者
@Component
public class DemoListener implements ApplicationListener<DemoEvent> {
  @Override
  public void onApplicationEvent(DemoEvent demoEvent) {
    String message = demoEvent.getMessage();
    System.out.println(message);
  }
}

// Publisher发送者
@Component
public class DemoPublisher {
  @Autowired
  private ApplicationContext applicationContext;

  public void publishEvent(DemoEvent demoEvent) {
    this.applicationContext.publishEvent(demoEvent);
  }
}

框架使用起来并不复杂，主要包含三部分工作：定义一个继承ApplicationEvent的事件（DemoEvent）；定义一个实现了ApplicationListener的监听器（DemoListener）；定义一个发送者（DemoPublisher），发送者调用ApplicationContext来发送事件消息。

ApplicationContext只是一个接口，具体的代码实现包含在它的实现类AbstractApplicationContext中。真正的消息发送，实际上是通过ApplicationEventMulticaster这个类来完成的。也就是multicastEvent()这个消息发送函数。

借助Spring提供的观察者模式的骨架代码，如果我们要在Spring下实现某个事件的发送和监听，只需要做很少的工作，定义事件、定义监听器、往ApplicationContext中发送事件就可以了，剩下的工作都由Spring框架来完成。实际上，这也体现了Spring框架的扩展性，也就是在不需要修改任何代码的情况下，扩展新的事件和监听。

2-Spring之模板模式

利用模板模式，Spring能让用户定制Bean的创建过程。Spring Bean的创建过程，可以大致分为两大步：对象的创建和对象的初始化。

实际上，这里的模板模式的实现，并不是标准的抽象类的实现方式，而是有点类似我们前面讲到的Callback回调的实现方式，也就是将要执行的函数封装成对象（比如，初始化方法封装成InitializingBean对象），传递给模板（BeanFactory）来执行。

3-Spring之适配器模式

在Spring MVC中，定义一个Controller最常用的方式是，通过@Controller注解来标记某个类是Controller类，通过@RequesMapping注解来标记函数对应的URL。不过，定义一个Controller远不止这一种方法。我们还可以通过让类实现Controller接口或者Servlet接口，来定义一个Controller。

// 方法一：通过@Controller、@RequestMapping来定义
@Controller
public class DemoController {
    @RequestMapping("/employname")
    public ModelAndView getEmployeeName() {
        ModelAndView model = new ModelAndView("Greeting");        
        model.addObject("message", "Dinesh");       
        return model; 
    }  
}

// 方法二：实现Controller接口 + xml配置文件:配置DemoController与URL的对应关系
public class DemoController implements Controller {
    @Override
    public ModelAndView handleRequest(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws Exception {
        ModelAndView model = new ModelAndView("Greeting");
        model.addObject("message", "Dinesh Madhwal");
        return model;
    }
}

// 方法三：实现Servlet接口 + xml配置文件:配置DemoController类与URL的对应关系
public class DemoController extends HttpServlet {
  @Override
  protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
    this.doPost(req, resp);
  }
  
  @Override
  protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
    resp.getWriter().write("Hello World.");
  }
}

在应用启动的时候，Spring容器会加载这些Controller类，并且解析出URL对应的处理函数，封装成Handler对象，存储到HandlerMapping对象中。当有请求到来的时候，DispatcherServlet从HanderMapping中，查找请求URL对应的Handler，然后调用执行Handler对应的函数代码，最后将执行结果返回给客户端。但是，不同方式定义的Controller，其函数的定义（函数名、入参、返回值等）是不统一的。如上示例代码所示，方法一中的函数的定义很随意、不固定，方法二中的函数定义是handleRequest()、方法三中的函数定义是service()（看似是定义了doGet()、doPost()，实际上，这里用到了模板模式，Servlet中的service()调用了doGet()或doPost()方法，DispatcherServlet调用的是service()方法）。DispatcherServlet需要根据不同类型的Controller，调用不同的函数。

Spring定义了统一的接口HandlerAdapter，并且对每种Controller定义了对应的适配器类。这些适配器类包括：RequestMappingHandlerAdapter、SimpleControllerHandlerAdapter、SimpleServletHandlerAdapter等。

4-Spring之策略模式

Spring AOP是通过动态代理来实现的。熟悉Java的同学应该知道，具体到代码实现，Spring支持两种动态代理实现方式，一种是JDK提供的动态代理实现方式，另一种是Cglib提供的动态代理实现方式。针对不同的被代理类，Spring会在运行时动态地选择不同的动态代理实现方式。这个应用场景实际上就是策略模式的典型应用场景。

在策略模式中，策略的创建一般通过工厂方法来实现。对应到Spring源码，AopProxyFactory是一个工厂类接口，DefaultAopProxyFactory是一个默认的工厂类，用来创建AopProxy对象。

策略模式的典型应用场景，一般是通过环境变量、状态值、计算结果等动态地决定使用哪个策略。

5-Spring之组合模式

Spring Cache提供了一套抽象的Cache接口。使用它我们能够统一不同缓存实现（Redis、Google Guava…）的不同的访问方式。Spring中针对不同缓存实现的不同缓存访问类，都依赖这个接口，比如：EhCacheCache、GuavaCache、NoOpCache、RedisCache、JCacheCache、ConcurrentMapCache、CaffeineCache。

为了管理多个缓存，Spring还提供了缓存管理功能。不过，它包含的功能很简单，主要有这样两部分：一个是根据缓存名字（创建Cache对象的时候要设置name属性）获取Cache对象；另一个是获取管理器管理的所有缓存的名字列表。

组合模式主要应用在能表示成树形结构的一组数据上。树中的结点分为叶子节点和中间节点两类。对应到Spring源码，EhCacheManager、SimpleCacheManager、NoOpCacheManager、RedisCacheManager等表示叶子节点，CompositeCacheManager表示中间节点。叶子节点包含的是它所管理的Cache对象，中间节点包含的是其他CacheManager管理器，既可以是CompositeCacheManager，也可以是具体的管理器，比如EhCacheManager、RedisManager等。

CompositeCacheManger中的getCache()、getCacheNames()两个函数的实现都用到了递归。这正是树形结构最能发挥优势的地方。

6-Spring之装饰器模式

缓存一般都是配合数据库来使用的。如果写缓存成功，但数据库事务回滚了，那缓存中就会有脏数据。为了解决这个问题，我们需要将缓存的写操作和数据库的写操作，放到同一个事务中，要么都成功，要么都失败。

实现这样一个功能，Spring使用到了装饰器模式。TransactionAwareCacheDecorator增加了对事务的支持，在事务提交、回滚的时候分别对Cache的数据进行处理。TransactionAwareCacheDecorator实现Cache接口，并且将所有的操作都委托给targetCache来实现，对其中的写操作添加了事务功能。这是典型的装饰器模式的应用场景和代码实现。

7-Spring之工厂模式

在Spring中，工厂模式最经典的应用莫过于实现IOC容器，对应的Spring源码主要是BeanFactory类和ApplicationContext相关类（AbstractApplicationContext、ClassPathXmlApplicationContext、FileSystemXmlApplicationContext…）。