Spring框架概述及核心设计思想

news2024/9/22 5:37:58

文章目录

  • 一. Spring框架概述
    • 1. 什么是Spring框架
    • 2. 为什么要学习框架？
    • 3. Spring框架学习的难点
  • 二. Spring核心设计思想
    • 1. 容器是什么？
    • 2. IoC是什么？
    • 3. Spring是IoC容器
    • 4. DI（依赖注入）

一. Spring框架概述

1. 什么是Spring框架

我们通常所说的 Spring 指的是 Spring Framework（Spring 框架），它是⼀个开源框架，有着活跃而庞大的社区，这就是它之所以能长久不衰的原因；Spring 支持广泛的应用场景，它可以让 Java 企业级的应用程序开发起来更简单。

用⼀句话概括 Spring：Spring 框架是包含了众多工具方法的 IoC 容器。

2. 为什么要学习框架？

因为学习框架相当于从“小作坊”到“工厂”的升级，小作坊什么都要自己做，工厂是组件式装配，特点就是高效。

框架更加易⽤、简单且高效。

Servlet有以下痛点：

  1. 添加外部 jar 不⽅便，容易出错，比如添加了⼀个不匹配的外部 jar 版本。
  2. 运行和调试的时候需要配置 Tomcat 不⽅便。
  3. 发布不方便，Servlet 项目必须依靠外置的 Tomcat（外置的 Web 容器）运行。
  4. 路由配置不方便，⼀个访问地址对应⼀个 Servlet 类。
  5. …

而 Spring Boot 相比于 Servlet 具备以下优点：

  1. 快速添加外部 jar 包。
  2. 调试项目更方便，无需配置 Tomcat，点击“运行”按钮就可以直接运行项目，因为 Spring Boot 内置了 Tomcat 容器可直接运行，但是 Servlet 需外挂 Tomcat。
  3. 发布项目更加方便，无需配置 Tomcat，使用 java -jar 方式就可以发布。
  4. 对象自动装配。
  5. 添加路由更加方便，无需每个访问地址都添加⼀个类。
  6. …

3. Spring框架学习的难点

  1. 配置比较多。
  2. 需要⼤量的外部 jar 包，在下载时容易出错。
  3. 会涉及简单的软件⼯程的设计思想（分层思想：前后端的分层思想；后端工程的分层思想）。
  4. 知识点相对来说比之前的知识更加的分散，要仔细听才能搞懂各个知识点的逻辑关系。
  5. 要记的东西很多，所以要大量地重复练习才能记住，比如各种注解。

Spring框架基本学习应用路线：Spring全家桶（Spring/Spring Boot/Spring MVC) -> MyBatis -> Redis 等。

二. Spring核心设计思想

Spring 核心就是这么一句话：Spring 框架是包含了众多工具方法的 IoC 容器。

那么这句话怎么理解呢？什么是容器？什么又是 IoC？

1. 容器是什么？

容器是用来容纳某种物品的（基本）装置。 ——来⾃：百度百科

Java 中也有一些容器，比如 List，Map，Set 等这些集合，是属于数据储存的容器，它把我们常用的操作都封装到集合中了，我们只需要知道集合为我们提供的方法就可以使用各种集合了；还有 Tomcat 是属于 Web 容器，同理 Spring 是就一个 IoC 容器，它包含了许多的工具和方法。

2. IoC是什么？

IoC 即 Inversion of Control，直译过来就是控制反转的意思，这是一种思想，控制权反转，在 Java 的常规代码中，对象的生命周期，是由当前代码（程序员自己）控制的，而控制权反转就是对象的生命周期，不再由当前代码片段来控制，而是由 Spring（IoC 容器）来控制 。

这种思想还比较抽象，我们来通过一个例子来了解它。

我们都知道汽车，它包含轮胎，底座，车身等，现在我们要造一辆汽车时，需要有车身，而车身需要有底座和轮胎，最传统的思想就是造车时，需要车身，于是就new一个车身，而车身需要底座，于是就再new一个底座，同理底座需要轮胎，那就造底座前new一个轮胎。
img

我们可以得到以下代码：

package old;

/**
 * 传统开发方式, 耦合性问题
 */
// 汽车类
public class Car {
    // 车身
    private Framework framework;

    public Car() {
        framework = new Framework();
    }

    public void init() {
        System.out.println("do car");
        // 汽车的组建依赖于车身
        framework.init();
    }
}

package old;

// 车身类
public class Framework {
    private Bottom bottom;

    public Framework() {
        bottom = new Bottom();
    }

    public void init() {
        System.out.println("do framework");
        // 车身的组建依赖于底盘
        bottom.init();
    }
}

package old;

// 底盘类
public class Bottom {
    private Tire tire;

    public Bottom() {
        tire = new Tire();
    }

    public void init() {
        System.out.println("do bottom");
        // 底盘的组建依赖于轮胎
        tire.init();
    }
}

package old;

// 轮胎类
public class Tire {
    private int size = 17; // 轮胎的尺寸
    public void init() {
        System.out.println("size -> " + size);
    }
}

package old;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Car car = new Car();
        car.init();
    }
}

但是，但上面的代码中，轮胎的大小是固定写死的， 然而随着对的车的需求量越来越大，个性化需求也会越来越多，这 时候我们就需要加⼯多种尺寸的轮胎，那这个时候就要对上面的程序进行修改了，根据我们上面写的代码，我们需要往轮胎Tire类的构造方法加上一个参数，由于底盘Bottom类控制着Tire类，那么底盘类的构造方法也需要加上一个参数，以此类推，我们的车身Framework类与汽车Car类都需要为构造方法加上参数，于是我们得到了如下的代码：

package old;

/**
 * 传统开发方式, 耦合性问题
 */
// 汽车类
public class Car {
    // 车身
    private Framework framework;

    public Car(int size) {
        framework = new Framework(size);
    }

    public void init() {
        System.out.println("do car");
        // 汽车的组建依赖于车身
        framework.init();
    }
}

package old;

// 车身类
public class Framework {
    private Bottom bottom;

    public Framework(int size) {
        bottom = new Bottom(size);
    }

    public void init() {
        System.out.println("do framework");
        // 车身的组建依赖于底盘
        bottom.init();
    }
}

package old;

// 底盘类
public class Bottom {
    private Tire tire;

    public Bottom(int size) {
        tire = new Tire(size);
    }

    public void init() {
        System.out.println("do bottom");
        // 底盘的组建依赖于轮胎
        tire.init();
    }
}

package old;

// 轮胎类
public class Tire {
    private int size = 17; // 轮胎的尺寸

    public Tire(int size) {
        this.size = size;
    }

    public void init() {
        System.out.println("size -> " + size);
    }
}

package old;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Car car = new Car(20);
        car.init();
    }
}

此时，如果需要个性化定制轮胎的大小，就可以只改动构造Car对象传入的参数就可以了；但是，如果再加上加上一个需求，还要定制轮胎的颜色，那我们又要加参数，此时就意味着像上面一样修改最底层的代码， 整个调⽤链上的所有代码都需要修改。

这样的代码耦合性就太高了，为了解决这个问题，我们可以使用loC的思想来实现代码，将控制权交出去，也就是说，IoC模式下，我们不再自己构造创建对象，当我们需要轮胎Tire类时，你就给我传一个Tire对象，我们不去new一个Tire对象了，这样的话，就算在Tire类加参数也只需要改动Tire类的构造方法与相关执行方法与属性，顶多再改一下Tire对象的创建，同理其他类也一样，将对象作为参数传入到上级类的构造方法中去就行了，但此时其他类是不需要修改的，这个过程也叫做传入或注入。
img
由于我们创建Car时需要Framework，所以先要实例一个Framework对象，同理实例一个Framework对象需要Bottom对象，那么需先实例一个Bottom对象，一样，在实例Bottom对象之前需要实例一个Tire对象，于是需要先后创建Tire对象，Bottom对象，Framework对象后才能创建一个Car对象，我们可以得到如下的代码：

package ioc;

public class Car {
    // 汽车的组建依赖于车身的组建
    private Framework franmework;

    public Car(Framework franmework) {
        this.franmework = franmework;
    }
    public void init() {
        System.out.println("do car...");
        franmework.init();
    }
}

package ioc;

public class Framework {
    // 车身的组建依赖于底盘
    private Bottom bottom;

    public Framework(Bottom bottom) {
        this.bottom = bottom;
    }
    public void init() {
        System.out.println("do franmework");
        bottom.init();
    }
}

package ioc;

public class Bottom {
    // 底盘的组建依赖于轮胎
    private Tire tire;

    public Bottom(Tire tire) {
        this.tire = tire;
    }

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

package ioc;

public class Tire {
    private int size = 17;
    private String color = "黑色";

    public Tire(int size, String color) {
        this.size = size;
        this.color = color;
    }

    public void init() {
        System.out.println("size -> " + size);
        System.out.println("color->" + color);
    }
}

package ioc;

public class IOCDemo {
    // 这里的内容包含就相当于是 IoC 容器做的事情
    // 对象的生命周期控制权就翻转给 IoC 容器了, 不再由程序员控制
    private Tire tire;
    private Bottom bottom;
    private Framework framework;
    public Car car;
    public IOCDemo() {
        tire = new Tire(17, "红色");
        bottom = new Bottom(tire);
        framework = new Framework(bottom);
        car = new Car(framework);
    }
}

package ioc;

/**
 * 模拟 IoC 容器
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 直接使用, 创建就交给IoC了
        IOCDemo ioc = new IOCDemo();
        Car car = ioc.car;
        car.init();
    }
}

此时如果要变需求，需要加参数或减少参数，IoC 的代码只需改动图中的两处代码即可， 整个调用链是不用做任何改变的， 达到了解耦的目的。

img
img

在传统的代码中对象创建顺序是：Car -> Framework -> Bottom -> Tire
改进之后解耦的代码的对象创建顺序是：Tire -> Bottom -> Framework -> Car

到这里我们就可以发现，传统的代码类创建顺序是反着的，Car 控制 FrameWork，FrameWork 控制着 Bottom，Bottom 控制着 Tire；而改进之后的控制权发生了反转，是下层将对象注入到当前对象当中，下级的控制权不再由上级控制了，下级在发生改变时会将改变完成后的对象注入上级，这样上级就是不受影响的，这就是 IoC 的实现思想。

所以 IoC 有以下的优点：对象（Bean）的生命周期交给 IoC 框架维护，作为程序员无需关注，说白了就是程序员不需要关注对象创建、销毁时机以及对象的依赖关系，这些工作加个 IoC 框架（也就是 Spring）做就行，实现了代码的解耦，对象的使用更加方便高效。

3. Spring是IoC容器

Spring 框架就是包含了多个工具方法的 IoC 容器，既然是容器，那它就有存和取的功能，这也是 Spring 最核心的两个功能：

  1. 将 Bean（对象）存储到 Spring 容器中。
  2. 将 Bean（对象）从 Spring 容器中取出来。

将对象存放到容器有什么好处呢?
将对象存储到 IoC 容器相当于我们将所有可能用到的工具制作好都放到仓库，当我们需要使用时直接取即可，用完归还仓库；而 new 对象的方式相当于我们每次需要用工具的时候现场制作，制作完了扔掉，下次需要的时候重新做。

Spring 是⼀个 IoC 容器，说的是对象的创建和销毁的权利都交给 Spring 来管理了，它本身⼜具备了存储对象和获取对象的能力。

4. DI（依赖注入）

DI，即Dependency Injection，依赖注入。在pom.xml有一个依赖项，用来导入外部的资源，而这里的依赖注入，导入的不是外部的资源，而是对象；当某个 Java 实例需要另一个 Java 实例时，创建被调用者的工作不是由调用者实现，而是由 Spring 容器来完成，然后注入调用者，因此称为依赖注入。

所谓依赖注⼊，就是由 IoC 容器在运行期间，动态地将某种依赖关系注入到对象之中。所以，依赖注入（DI）和控制反转（IoC）是从不同的角度的描述的同⼀件事情，就是指通过引入 IoC 容器，利用依赖关系注入的方式，实现对象之间的解耦。

IoC 与 DI 的区别是什么？

IoC 是“目标”也是⼀种思想，而目标和思想只是⼀种指导原则，最终还是要有可行的落地方案，而 DI 就属于具体的实现；也就是说，IoC 是一种思想，而 DI 是 IoC 的一种实现。

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