【Spring源码解读！底层原理进阶】【下】探寻Spring内部：BeanFactory和ApplicationContext实现原理揭秘✨

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深挖ApplicationContext的高级特性

环境与配置文件的灵活管理

Profile的工作原理

使用PropertySources优雅地管理配置

数据访问与事务管理的抽象

数据访问异常的统一处理

声明式事务管理的实现机制

实践：验证声明式事务的工作原理

第五章：Spring表达式语言（SpEL）

SpEL的设计目的与应用场景

SpEL的核心语法与功能

如何通过SpEL实现动态配置

总结：BeanFactory与ApplicationContext的精髓

如何继续深入学习Spring

深挖ApplicationContext的高级特性

在Spring框架中，ApplicationContext 被誉为Spring的心脏，负责管理Bean的生命周期和提供配置框架的各种高级特性。本篇博客将深入探讨ApplicationContext的几个高级特性，包括环境与配置文件的灵活管理、Profile的工作原理、使用PropertySources管理配置的优雅方式，以及数据访问与事务管理的抽象和实现机制。我们不仅会通过源码解读这些特性背后的设计思想，还会提供代码示例来验证我们的观点。

环境与配置文件的灵活管理

Spring允许开发者通过多种方式灵活管理应用的配置，包括但不限于属性文件、YAML文件、环境变量和命令行参数。这一切得益于Environment和PropertySources抽象。

Profile的工作原理

Profile允许开发者为不同的环境（如开发、测试、生产）定义不同的配置。通过激活特定的Profile，可以加载相应环境的配置。

@Configuration
@Profile("dev")
public class DevConfig {
    // 配置类内容
}

上述代码展示了如何定义一个仅在开发环境下激活的配置类。Spring根据当前激活的Profile来决定是否加载该配置类。

使用PropertySources优雅地管理配置

PropertySources是Spring环境抽象的一部分，它允许开发者从多个来源灵活地加载配置

Environment env = applicationContext.getEnvironment();
String property = env.getProperty("some.property");

通过Environment接口，可以方便地访问配置属性。

数据访问与事务管理的抽象

Spring提供了一套与具体技术无关的数据访问异常层次结构，使得异常处理更加统一和简便。

数据访问异常的统一处理

Spring将底层数据访问技术（如JDBC、Hibernate等）抛出的异常转换为DataAccessException体系中的异常，从而避免了与特定技术的耦合。

声明式事务管理的实现机制

Spring的声明式事务管理依赖于AOP（面向切面编程），允许开发者通过声明的方式来管理事务，而无需编写传统的事务管理代码。

@Transactional
public void someTransactionalMethod() {
    // 方法体
}

上述@Transactional注解表明该方法应在事务的上下文中运行。Spring在幕后自动创建和管理事务。

实践：验证声明式事务的工作原理

为了进一步理解声明式事务的工作原理，我们可以编写一个简单的测试用例来验证事务的行为。

@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
@ContextConfiguration(classes = {TransactionConfig.class})
public class TransactionalTest {

    @Autowired
    private TestService testService;

    @Test(expected = DataAccessException.class)
    public void testTransactionalMethod() {
        testService.someTransactionalMethod();
    }
}

在这个测试中，someTransactionalMethod方法在遇到数据访问异常时能够回滚事务。

如果事务正确回滚，那么这个测试应该通过，因为我们期望遇到DataAccessException。

为了演示和验证事务的回滚机制，我们可以通过一个简单的Spring Boot应用中的服务层方法来模拟。假设我们有一个UserService，它负责处理用户的注册逻辑。在用户注册的过程中，我们故意引入一个数据访问异常，以触发事务回滚。

首先，我们定义一个简单的用户实体User和对应的数据访问接口UserRepository（这里只是为了演示，不涉及具体的数据库操作代码）：

@Entity
public class User {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.AUTO)
    private Long id;
    private String username;
    
    // 省略构造函数、Getter和Setter方法
}

public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
    // 这里可以添加一些自定义的数据访问方法
}

接下来，我们实现UserService，并在其中添加一个注册用户的方法，该方法会故意抛出一个DataAccessException来模拟数据访问异常：

@Service
public class UserService {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @Transactional
    public void registerUser(User user) {
        // 正常的用户注册逻辑
        userRepository.save(user);
        System.out.println("用户注册成功");

        // 故意抛出数据访问异常来模拟异常情况
        if (user.getUsername().equals("triggerException")) {
            throw new DataAccessException("模拟数据访问异常") {};
        }
    }
}

最后，我们编写一个测试用例来验证当registerUser方法遇到数据访问异常时，事务是否能够正确回滚：

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class UserServiceTest {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @Test(expected = DataAccessException.class)
    public void testRegisterUserWithException() {
        User user = new User();
        user.setUsername("triggerException");

        try {
            userService.registerUser(user);
        } finally {
            // 验证用户没有被保存到数据库，即事务回滚了
            Optional<User> foundUser = userRepository.findByUsername("triggerException");
            assertFalse(foundUser.isPresent());
            System.out.println("事务回滚，用户未被保存到数据库");
        }
    }
}

我们首先尝试注册一个用户名为triggerException的用户，这将触发我们在registerUser方法中故意设置的数据访问异常。根据@Transactional注解的工作原理，一旦方法抛出异常，所有的数据变更都应该被回滚。

最后在捕获异常后，我们检查数据库是否存在该用户记录，找不到的，这样就证明事务确实被回滚了

第五章：Spring表达式语言（SpEL）

在本章中，我们将探讨Spring表达式语言（SpEL）的设计目的、应用场景以及它的核心语法与功能。SpEL是一个强大的表达式语言，它可以在Spring框架中被广泛地应用于动态配置和表达式求值的场景。

SpEL的设计目的与应用场景

首先，让我们来了解一下SpEL的设计目的和适用场景。SpEL的主要设计目的是为了提供一个灵活而强大的表达式语言，使得Spring框架能够更好地支持动态配置和运行时求值的需求。

对于应用场景来说，SpEL可以被广泛地应用于以下方面：

动态配置：SpEL可以通过表达式来动态地配置Spring中的bean属性、方法参数等，从而实现更加灵活的配置方式。
运行时求值：SpEL可以在运行时对表达式进行求值，从而实现动态计算、判断和决策等功能。

SpEL的核心语法与功能

现在让我们深入研究一下SpEL的核心语法和功能。SpEL的语法结构类似于Java，但也引入了一些新的概念和符号，使得表达式更加灵活和强大。

字面量表达式：SpEL支持各种类型的字面量，包括字符串、数字、布尔值等。例如，'Hello, SpEL!'表示一个字符串字面量。
属性访问：使用.操作符可以访问对象的属性。例如，person.name表示访问person对象的name属性。
方法调用：使用.或者[]操作符可以调用对象的方法。例如，person.getName()表示调用person对象的getName()方法。
运算符：SpEL支持各种运算符，包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符等。例如，1 + 2表示加法运算。
条件表达式：SpEL支持使用三元运算符?:进行条件判断。例如，age >= 18 ? '成年人' : '未成年人'表示根据age的值判断是否成年。
集合操作：SpEL支持对集合进行操作，包括访问集合元素、过滤、投影等。例如，numbers.![#this * 2]表示将numbers集合中的每个元素乘以2。

如何通过SpEL实现动态配置

现在让我们看一个具体的示例，来说明如何通过SpEL实现动态配置。假设我们有一个简单的Java类Person，它有一个名为age的属性。

public class Person {
    private int age;
    
    public int getAge() {
        return age;
    }
    
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

我们可以通过SpEL来动态地配置Person对象的age属性。在Spring的配置文件中，使用#{}包裹SpEL表达式。

<bean id="person" class="com.example.Person">
    <property name="age" value="#{ 18 + 2 }" />
</bean>

上述配置中，SpEL表达式18 + 2会在运行时求值，并将结果赋值给Person对象的age属性。假设我们创建了一个person对象并获取其年龄：

ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
Person person = context.getBean("person", Person.class);
System.out.println(person.getAge());

输出结果为：20

通过这个示例，我们可以看到如何使用SpEL来实现动态配置，通过表达式来计算属性的值，使得配置更加灵活和可变。

总结：BeanFactory与ApplicationContext的精髓

BeanFactory和ApplicationContext是Spring容器的核心。BeanFactory提供了高级IoC的配置机制，而ApplicationContext在此基础上添加了更多企业所需的功能，如事件发布、国际化消息支持等。AOP正是ApplicationContext提供的众多高级特性之一，通过它，我们能够以简洁的方式实现应用中的横切关注点。