摘 要：Spring是當(dāng)今流行的企業(yè)級(jí)應(yīng)用開發(fā)框架，它能解決大部分企業(yè)應(yīng)用開發(fā)的復(fù)雜性問題。對(duì)于Java開發(fā)人員來說，掌握Spring框架的基本使用，已是入職Java軟件開發(fā)行業(yè)的必備技能之一。本文主要介紹Spring框架及其體系結(jié)構(gòu)的基本內(nèi)容及應(yīng)用，并通過實(shí)例說明Spring框架中IoC和AOP的基本使用方法。

關(guān)鍵詞：Spring框架；IoC；AOP；企業(yè)級(jí)應(yīng)用開發(fā)

Spring的出現(xiàn)是為了更好服務(wù)于企業(yè)級(jí)應(yīng)用開發(fā)。企業(yè)級(jí)應(yīng)用是指為商業(yè)組織、大型企業(yè)創(chuàng)建并部署的解決方案及應(yīng)用。這些大型企業(yè)級(jí)應(yīng)用的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及的外部資源眾多，事務(wù)密集、數(shù)據(jù)規(guī)模大、用戶數(shù)量多，有較強(qiáng)的安全性考慮和較高的性能要求。企業(yè)級(jí)應(yīng)用絕不可能是一個(gè)個(gè)的獨(dú)立系統(tǒng)。在企業(yè)中，一般都會(huì)部署多個(gè)交互的應(yīng)用，同時(shí)這些應(yīng)用又有可能與其他企業(yè)的相關(guān)應(yīng)用連接，從而構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、跨越網(wǎng)絡(luò)的分布式企業(yè)應(yīng)用集群。此外，作為企業(yè)級(jí)應(yīng)用，不但要有強(qiáng)大的功能，還要能夠滿足未來業(yè)務(wù)需求的發(fā)展變化，易于擴(kuò)展和維護(hù)。而傳統(tǒng)的Java EE在解決企業(yè)級(jí)應(yīng)用問題時(shí)技術(shù)煩瑣，屬于“重量級(jí)”架構(gòu)體系，使它的開發(fā)效率、開發(fā)難度和實(shí)際性能都令人失望。而Spring作為一個(gè)新興的“輕量級(jí)”企業(yè)級(jí)應(yīng)用開發(fā)框架，致力于Java EE應(yīng)用的各種解決方案，而不僅僅專注于某一層的方案?？梢哉f，Spring是企業(yè)應(yīng)用開發(fā)的最優(yōu)選擇，它貫穿表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層和持久層，可以和現(xiàn)有的各種技術(shù)框架無縫結(jié)合。

一、Spring整體架構(gòu)簡(jiǎn)介

Spring是一個(gè)輕量級(jí)框架，它大大簡(jiǎn)化了Java企業(yè)級(jí)開發(fā)，提供強(qiáng)大、穩(wěn)定功能的同時(shí)并沒有帶來額外的負(fù)擔(dān)。它主要有兩個(gè)作用：一是讓現(xiàn)有技術(shù)更易于使用；二是養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣。作為一個(gè)全面的解決方案，Spring堅(jiān)持一個(gè)原則：簡(jiǎn)單易用，無需重新實(shí)現(xiàn)。例如，對(duì)持久化和ORM，Spring只是對(duì)現(xiàn)有的JDBC、MyBatis、Hibernate等技術(shù)提供支持，使之更易用，而不是重新實(shí)現(xiàn)。

Spring框架由大約20個(gè)功能模塊組成。這些模塊被分為六個(gè)部分，分別是Core Container，Data Access/Integration，Web、AOP、Instrumentation及Test，如圖1所示。Spring Core是框架的最基礎(chǔ)部分，提供了IoC特性。Spring Context為企業(yè)級(jí)開發(fā)提供了便利的集成工具。Spring AOP是基于Spring Core的符合規(guī)范的面向切面編程的實(shí)現(xiàn)。Spring JDBC提供了JDBC的抽象層，簡(jiǎn)化了JDBC編碼，同時(shí)使代碼更健壯。Spring ORM對(duì)市面上流行的ORM框架提供了支持。Spring Web為Spring在Web應(yīng)用程序中的使用提供了支持。Spring IoC和AOP是Spring技術(shù)中的核心，下面介紹這兩種核心技術(shù)的情況。

二、Spring IoC核心技術(shù)介紹

控制反轉(zhuǎn)（Inversion of IoC）也稱之為依賴注入（Dependency Injection，DI），是面向?qū)ο缶幊讨械囊环N設(shè)計(jì)理念，用來降低程序代碼之間的耦合度。依賴一般指通過局部變量、方法參數(shù)、返回值等建立的對(duì)于其他對(duì)象的調(diào)用關(guān)系。例如，在A類的方法中，實(shí)例化了B類的對(duì)象并調(diào)用其方法來完成特定的功能，也就是A類依賴于B類。幾乎所有的應(yīng)用都由兩個(gè)或更多的類通過合作來實(shí)現(xiàn)完整的功能。類與類之間的依賴關(guān)系增加了程序開發(fā)的復(fù)雜程度。例如，常見的業(yè)務(wù)層調(diào)用數(shù)據(jù)訪問層以實(shí)現(xiàn)持久化操作代碼如下。

public interface UserDao{? ? ? ? ? ? ?//用戶DAO接口，定義了所需的持久化方法

public void save（User user）；}

public class UserDaoImpl implements UserDao{// 用戶DAO實(shí)現(xiàn)類，實(shí)現(xiàn)User類的持久化操作

public void save（User user）{

System.out.println（“保存用戶信息到數(shù)據(jù)庫(kù)”）;}

public class UserServiceImpl implements UserService{//實(shí)例化所依賴的UserDao對(duì)象

private UserDao dao=new UserDaoImpl（）;

public void addNewUser（User user）{

dao.save（user）;}

如上三段代碼中，UserServiceImpl對(duì)UserDaoImpl存在依賴關(guān)系。這樣的代碼很常見，但是存在一個(gè)嚴(yán)重的問題，就是UserServiceImpl和UserDaoImpl高度耦合，如果因?yàn)樾枨笞兓枰鎿QUserDao的實(shí)現(xiàn)類，將導(dǎo)致UserServiceImpl中的代碼隨之發(fā)生修改。程序?qū)⒉痪邆鋬?yōu)良的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性，甚至在開發(fā)中難以測(cè)試。下面我們使用IoC編程方式進(jìn)行改進(jìn)。

public class UserDaoFactory{//增加DAO工廠類，負(fù)責(zé)用戶DAO實(shí)例的創(chuàng)建工作

public static UserDao getInstance（）{

......

}}

pubic class UserService Implements UserService{//通過工廠類獲取所依賴的用戶DAO對(duì)象

private UserDao dao=UserDaoFactory.getInstance（）;

public void addNewUser（User user）{

dao.save（user）;}}

上例中的用戶DAO工廠類UserDaoFactory體現(xiàn)了“控制反轉(zhuǎn)”的思想：UserServiceImpl不再依靠自身的代碼去獲得所依賴的具體DAO對(duì)象，而是把這一工作轉(zhuǎn)交給了“第三方”UserDaoFactory，從而避免了和具體UserDao實(shí)現(xiàn)類之間的耦合。由此可見，在如何獲取所依賴的對(duì)象上，“控制權(quán)”發(fā)生了“反轉(zhuǎn)”，即從UserServiceImpl轉(zhuǎn)移到了UserDaoFactory，這就是“控制反轉(zhuǎn)”IoC思想。

三、Spring AOP核心技術(shù)介紹

面向切面編程（Aspect Oriented Programming，AOP）是軟件編程思想發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，是對(duì)面向?qū)ο缶幊痰挠幸嫜a(bǔ)充。AOP一般適用于具有橫切邏輯的場(chǎng)合，如訪問控制、事務(wù)管理、性能檢測(cè)等。在軟件系統(tǒng)中，日志、異常處理、事務(wù)控制等都是一個(gè)健壯的業(yè)務(wù)系統(tǒng)所必需的。但為了保證系統(tǒng)的健壯性，就要在眾多的業(yè)務(wù)方法中反復(fù)編寫功能類似的代碼，使得原本就很復(fù)雜的業(yè)務(wù)處理代碼變得更加復(fù)雜。業(yè)務(wù)功能的開發(fā)者還需要關(guān)注這些額外的代碼是否處理正確，是否有遺漏。如果需要修改日志信息的格式或者安全驗(yàn)證的規(guī)則，或者再增加新的輔助功能，都會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)代碼頻繁而大量的修改。對(duì)于軟件開發(fā)人員來說，他們最希望的是無須編寫顯式的調(diào)用，在需要的時(shí)候，系統(tǒng)能夠“自動(dòng)”調(diào)用所需的功能，這正是AOP存在的必要。也就是說，面向切面編程就是在不改變?cè)谐绦虻幕A(chǔ)上通過代理對(duì)象為代碼段增加新的功能，對(duì)其進(jìn)行增強(qiáng)處理，這樣在調(diào)用原有代碼的時(shí)候會(huì)自動(dòng)執(zhí)行增加的新的功能。下面通過一個(gè)例子說明AOP編程的方法和步驟。

四、AOP實(shí)現(xiàn)思路及關(guān)鍵代碼

（1）在項(xiàng)目中添加Spring AOP相關(guān)的jar文件

（2）編寫前置增強(qiáng)和后置增強(qiáng)功能代碼

（3）編寫Spring配置文件，對(duì)業(yè)務(wù)方法進(jìn)行增強(qiáng)處理

（4）編寫測(cè)試代碼，獲取帶有增強(qiáng)處理的業(yè)務(wù)對(duì)象并運(yùn)行結(jié)果，部分關(guān)鍵代碼如下所示。

public class UserServiceLogger{//定義包含增強(qiáng)方法的JavaBean

public void before（JoinPoint jp）{

.... //此處為前置增強(qiáng)代碼

}

public void afterReturning（JoinPoint jp）{

.... //此處為后置增強(qiáng)代碼

}}

UserServiceLogger類中定義了before（）和afterReturning（）兩個(gè)方法。其中before方法作為前置增強(qiáng)使用，即將該方法添加到目標(biāo)方法之前執(zhí)行；把a(bǔ)fterReturning方法作為后置增強(qiáng)使用，即將該方法添加到目標(biāo)方法正常返回之后執(zhí)行。同時(shí)為了能夠在增強(qiáng)方法中獲得當(dāng)前連接點(diǎn)的信息，以便實(shí)施相關(guān)的判斷和處理，在增強(qiáng)方法中聲明一個(gè)JoinPoint類型的參數(shù)，Spring會(huì)自動(dòng)注入實(shí)例。通過實(shí)例的getTarget方法得到被代理的目標(biāo)對(duì)象，通過getSignature方法返回被代理的目標(biāo)方法，再通過getArgs方法返回傳遞給目標(biāo)方法的參數(shù)數(shù)組。對(duì)于后置增強(qiáng)的afterReturning方法，還可以定義一個(gè)參數(shù)用于接收目標(biāo)方法的返回值。部分AOP切入點(diǎn)配置代碼如下所示。

五、結(jié)論

本文主要介紹Spring框架核心技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)及一般應(yīng)用。首先講解了Spring框架的概念、作用、優(yōu)點(diǎn)、體系結(jié)構(gòu)，然后介紹了Spring的兩種核心技術(shù)IoC和AOP，接下來通過實(shí)例來說明如何使用Spring框架的兩種核心技術(shù)，并初步掌握Spring框架兩種核心技術(shù)的編程方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]沃爾斯. Spring實(shí)戰(zhàn) [M]. 人民郵電出版社，2016.

[2]卡內(nèi)爾. Spring開發(fā)三劍客[M]，人民郵電出版社， 2020.

[3] 陳恒等. Spring Boot從入門到實(shí)戰(zhàn)[M]. 清華大學(xué)出版社，2020.

作者簡(jiǎn)介：翟高粵（1975—），男，漢族，廣西欽州人，碩士，研究方向：軟件理論、人工智能。