Spring Boot 中应用的设计模式

news2025/4/15 19:36:24

Spring Boot 中应用的设计模式详解

Spring Boot 作为 Spring 框架的扩展，广泛使用了多种经典设计模式。以下是主要设计模式及其在 Spring Boot 中的具体应用：

一、创建型模式

1. 工厂模式 (Factory Pattern)

应用场景：
- BeanFactory 和 ApplicationContext 核心接口
- @Bean 注解的方法本质是工厂方法

示例：

@Configuration
public class AppConfig {
    @Bean
    public DataSource dataSource() { // 工厂方法
        return new HikariDataSource();
    }
}

2. 单例模式 (Singleton Pattern)

实现方式：
- Spring 容器默认将所有 bean 作为单例管理
- 通过 @Scope("singleton") 显式声明
特点：
- 单例存储在 DefaultSingletonBeanRegistry 的 singletonObjects Map 中
- 非线程安全对象需配合 ThreadLocal 使用

3. 建造者模式 (Builder Pattern)

典型应用：
- RestTemplateBuilder
- SpringApplicationBuilder

示例：

new RestTemplateBuilder()
    .rootUri("https://api.example.com")
    .defaultHeader("Authorization", "Bearer token")
    .build();

二、结构型模式

4. 代理模式 (Proxy Pattern)

实现形式：
- JDK 动态代理（基于接口）
- CGLIB 代理（基于类继承）
应用场景：
- AOP 实现（@Transactional 等）
- @Cacheable 缓存代理
核心类：
- ProxyFactory
- AopProxy

5. 装饰器模式 (Decorator Pattern)

典型应用：
- HttpServletRequestWrapper 请求包装
- Spring Cache 的 TransactionAwareCacheDecorator
特点：
- 在不改变接口的情况下增强功能

6. 适配器模式 (Adapter Pattern)

应用场景：
- Spring MVC 的 HandlerAdapter
- RequestMappingHandlerAdapter 处理不同控制器类型
- AOP 中的 MethodInterceptor 适配各种通知类型

三、行为型模式

7. 模板方法模式 (Template Method)

典型实现：
- JdbcTemplate / RestTemplate
- AbstractController 基类

特点：

public class JdbcTemplate {
    public <T> T query(String sql, ResultSetExtractor<T> rse) {
        // 固定流程：获取连接→创建语句→执行查询→处理结果→释放资源
        Connection con = DataSourceUtils.getConnection(obtainDataSource());
        Statement stmt = con.createStatement();
        ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql);
        return rse.extractData(rs); // 可变部分委托给回调接口
    }
}

8. 观察者模式 (Observer Pattern)

实现机制：
- ApplicationEvent 事件体系
- @EventListener 注解

示例：

// 定义事件
public class OrderEvent extends ApplicationEvent { ... }

// 发布事件
applicationContext.publishEvent(new OrderEvent(this, order));

// 监听事件
@EventListener
public void handleOrderEvent(OrderEvent event) { ... }

9. 策略模式 (Strategy Pattern)

应用场景：
- 多数据源切换 (AbstractRoutingDataSource)
- 缓存管理器 (CacheManager 接口的不同实现)
- 认证策略 (AuthenticationProvider 体系)

四、组合使用的高级模式

10. 组合模式 (Composite Pattern)

应用案例：
- CompositeCacheManager 组合多个缓存管理器
- Spring Security 的 SecurityFilterChain

11. 责任链模式 (Chain of Responsibility)

典型实现：
- Spring Security 过滤器链
- HandlerExecutionChain 处理请求

12. 门面模式 (Facade Pattern)

代表实现：
- SpringApplication 类封装启动复杂度
- JdbcTemplate 隐藏原生JDBC复杂性

五、Spring Boot 特有模式应用

13. 条件化配置 (Conditional)

实现机制：
- @Conditional 系列注解
- 自动配置的核心模式 (AutoConfigurationImportSelector)

示例：

@Configuration
@ConditionalOnClass(DataSource.class)
public class DataSourceAutoConfiguration { ... }

14. 约定优于配置 (Convention over Configuration)

体现方面：
- 默认属性配置 (application.properties 自动加载)
- 静态资源默认路径 (/static, /public)

六、设计模式在自动配置中的综合应用

Spring Boot 自动配置是多种模式的完美结合：

工厂模式：通过 @EnableAutoConfiguration 触发配置类加载
策略模式：AutoConfigurationImportSelector 选择配置策略
条件判断：@Conditional 系列注解控制bean创建
装饰器模式：BeanPostProcessor 增强bean功能

最佳实践建议

合理选择模式：
- 扩展功能优先使用组合而非继承
- 复杂对象创建使用建造者模式

避免过度设计：

// 不推荐：简单场景没必要用工厂模式
@Bean 
public Foo simpleFoo() {
    return new Foo(); // 直接new即可
}

模式组合示例（REST API设计）：
- 工厂模式创建服务实例
- 策略模式处理不同业务逻辑
- 装饰器模式添加日志/监控
- 观察者模式处理业务事件

Spring Boot 通过这些设计模式实现了高度模块化和可扩展的架构，开发者理解这些模式能更高效地使用和扩展框架功能。

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