Spring核心框架完全指南 - 基礎知識全解析

?? 目錄

?? Spring框架簡介

??? IoC容器詳解

?? 依賴注入(DI)深入理解

?? Bean配置與管理

?? Bean的作用域

?? Bean生命周期

?? 面向切面編程(AOP)

?? Spring注解詳解

?? 資源管理

?? 事件機制

?? SpEL表達式語言

?? 實戰案例

?? 總結

?? Spring框架簡介

什么是Spring？

Spring就像是Java開發的"超級管家"，它幫我們管理對象的創建、依賴關系，讓我們專注于業務邏輯。

生活中的類比：

  • 沒有Spring = 自己管理家務（買菜、做飯、打掃、洗衣服...）
  • 有了Spring = 請了專業管家（告訴需求，管家安排一切）

Spring的核心優勢

// 傳統Java開發的痛點
public class TraditionalCode {public void businessLogic() {// 手動創建對象DatabaseConnection db = new DatabaseConnection();db.connect("localhost", "user", "password");UserDao userDao = new UserDao();userDao.setConnection(db); // 手動設置依賴EmailService emailService = new EmailService();emailService.setSmtpServer("smtp.gmail.com");UserService userService = new UserService();userService.setUserDao(userDao); // 手動裝配userService.setEmailService(emailService);// 業務邏輯userService.registerUser("張三");// 手動清理資源db.close();}
}// Spring幫我們解決的問題
@Service
public class SpringCode {@Autowiredprivate UserService userService; // Spring自動注入public void businessLogic() {// 直接使用，專注業務邏輯userService.registerUser("張三");// Spring自動管理資源}
}

Spring的兩大核心特性

  1. IoC（控制反轉） - 對象的創建和管理交給Spring
  2. AOP（面向切面編程） - 橫切關注點的統一處理

??? IoC容器詳解

什么是IoC（控制反轉）？

控制反轉就是把對象的控制權從程序員手中轉移給Spring容器。

形象比喻：

  • 傳統方式 = 自己開車（需要關注啟動、換擋、剎車等細節）
  • IoC方式 = 坐出租車（告訴目的地，司機負責駕駛）

IoC容器的類型

// 1. BeanFactory - 基礎容器（懶加載）
public class BeanFactoryExample {public static void main(String[] args) {// 創建資源對象Resource resource = new ClassPathResource("applicationContext.xml");// 創建BeanFactoryBeanFactory factory = new XmlBeanFactory(resource);// 只有在獲取Bean時才創建對象UserService userService = (UserService) factory.getBean("userService");}
}// 2. ApplicationContext - 高級容器（立即加載）
public class ApplicationContextExample {public static void main(String[] args) {// 啟動時就創建所有單例BeanApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");UserService userService = context.getBean("userService", UserService.class);}
}

ApplicationContext的實現類

// 1. 從類路徑加載XML配置
ApplicationContext context1 = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");// 2. 從文件系統加載XML配置
ApplicationContext context2 = new FileSystemXmlApplicationContext("/path/to/applicationContext.xml");// 3. 基于注解的配置
ApplicationContext context3 = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);// 4. Web應用上下文
// 在web.xml中配置，由Spring自動創建

?? 依賴注入(DI)深入理解

什么是依賴注入？

依賴注入是IoC的具體實現方式，就是Spring容器自動為對象提供它所需要的依賴對象。

生活類比：

  • 手動依賴 = 自己買零件組裝電腦
  • 依賴注入 = 買品牌機（廠商已配好兼容硬件）

依賴注入的三種方式

1. 構造器注入（最推薦）
@Component
public class OrderService {// 使用final確保依賴不可變private final PaymentService paymentService;private final InventoryService inventoryService;private final NotificationService notificationService;// Spring會自動調用這個構造器public OrderService(PaymentService paymentService, InventoryService inventoryService,NotificationService notificationService) {this.paymentService = paymentService;this.inventoryService = inventoryService;this.notificationService = notificationService;}public void processOrder(Order order) {// 檢查庫存if (inventoryService.checkStock(order.getProductId(), order.getQuantity())) {// 處理支付Payment payment = paymentService.processPayment(order);if (payment.isSuccessful()) {// 發送通知notificationService.sendOrderConfirmation(order);}}}
}// 構造器注入的優點：
// 1. 確保依賴不為null（構造時必須提供）
// 2. 支持final字段（不可變性）
// 3. 便于單元測試
// 4. 避免循環依賴問題
2. Setter注入
@Component
public class UserService {private EmailService emailService;private SmsService smsService;private AuditService auditService;// Setter注入 - 可選依賴@Autowired(required = false) // 可選依賴public void setEmailService(EmailService emailService) {this.emailService = emailService;}@Autowiredpublic void setSmsService(SmsService smsService) {this.smsService = smsService;}@Autowiredpublic void setAuditService(AuditService auditService) {this.auditService = auditService;}public void registerUser(User user) {// 保存用戶saveUser(user);// 發送郵件（如果可用）if (emailService != null) {emailService.sendWelcomeEmail(user.getEmail());}// 發送短信smsService.sendWelcomeSms(user.getPhone());// 記錄審計日志auditService.logUserRegistration(user.getId());}
}// Setter注入的優點：
// 1. 支持可選依賴
// 2. 可以重新配置依賴
// 3. 適合有很多可選依賴的場景
3. 字段注入（簡單但不推薦）
@Component
public class ProductService {@Autowiredprivate ProductRepository productRepository;@Autowiredprivate PriceCalculator priceCalculator;@Autowiredprivate InventoryChecker inventoryChecker;public Product getProduct(Long id) {Product product = productRepository.findById(id);product.setPrice(priceCalculator.calculatePrice(product));product.setInStock(inventoryChecker.isInStock(product.getId()));return product;}
}// 字段注入的缺點：
// 1. 難以進行單元測試
// 2. 不支持final字段
// 3. 隱藏了依賴關系
// 4. 可能導致空指針異常

依賴注入的高級特性

1. 按類型注入 vs 按名稱注入
// 按類型注入（默認）
@Component
public class OrderService {@Autowiredprivate PaymentService paymentService; // 按PaymentService類型注入
}// 按名稱注入
@Component
public class OrderService {@Autowired@Qualifier("creditCardPaymentService") // 指定Bean名稱private PaymentService paymentService;
}// 或者使用@Resource
@Component
public class OrderService {@Resource(name = "creditCardPaymentService")private PaymentService paymentService;
}
2. 集合注入
@Component
public class NotificationService {// 注入所有MessageSender實現@Autowiredprivate List<MessageSender> messageSenders;// 注入所有MessageSender的Map，key為Bean名稱@Autowiredprivate Map<String, MessageSender> messageSenderMap;public void sendNotification(String message) {// 使用所有可用的發送器for (MessageSender sender : messageSenders) {sender.send(message);}}
}// 實現類
@Component("emailSender")
public class EmailSender implements MessageSender {public void send(String message) {System.out.println("通過郵件發送: " + message);}
}@Component("smsSender")
public class SmsSender implements MessageSender {public void send(String message) {System.out.println("通過短信發送: " + message);}
}
3. 條件注入
@Component
@ConditionalOnProperty(name = "app.feature.email", havingValue = "true")
public class EmailService {public void sendEmail(String message) {System.out.println("發送郵件: " + message);}
}@Component
@Profile("dev") // 只在dev環境生效
public class MockPaymentService implements PaymentService {public Payment processPayment(Order order) {System.out.println("模擬支付處理");return new Payment(order.getAmount(), true);}
}@Component
@Profile("prod") // 只在生產環境生效
public class RealPaymentService implements PaymentService {public Payment processPayment(Order order) {// 真實的支付處理邏輯return processRealPayment(order);}
}

?? Bean配置與管理

Bean的定義方式

1. XML配置方式
<!-- applicationContext.xml -->
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beanshttp://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsdhttp://www.springframework.org/schema/contexthttp://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd"><!-- 基本Bean定義 --><bean id="userService" class="com.example.UserService"><!-- 屬性注入 --><property name="emailService" ref="emailService"/><property name="maxRetryCount" value="3"/></bean><!-- 構造器注入 --><bean id="orderService" class="com.example.OrderService"><constructor-arg ref="paymentService"/><constructor-arg ref="inventoryService"/><constructor-arg value="100"/></bean><!-- 集合屬性注入 --><bean id="notificationService" class="com.example.NotificationService"><property name="senders"><list><ref bean="emailSender"/><ref bean="smsSender"/></list></property><property name="config"><map><entry key="retryCount" value="3"/><entry key="timeout" value="5000"/></map></property></bean><!-- 內部Bean --><bean id="userController" class="com.example.UserController"><property name="userService"><bean class="com.example.UserService"><property name="emailService" ref="emailService"/></bean></property></bean><!-- Bean別名 --><alias name="userService" alias="userManager"/><!-- 啟用組件掃描 --><context:component-scan base-package="com.example"/></beans>
2. 注解配置方式
// 配置類
@Configuration
@ComponentScan(basePackages = "com.example")
@PropertySource("classpath:application.properties")
public class AppConfig {// 讀取配置文件中的值@Value("${database.url}")private String databaseUrl;@Value("${database.username}")private String username;@Value("${database.password}")private String password;// 手動定義Bean@Beanpublic DataSource dataSource() {HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource();dataSource.setJdbcUrl(databaseUrl);dataSource.setUsername(username);dataSource.setPassword(password);return dataSource;}// Bean之間的依賴@Beanpublic UserRepository userRepository() {return new UserRepository(dataSource());}// 條件Bean@Bean@ConditionalOnMissingBean(EmailService.class)public EmailService defaultEmailService() {return new DefaultEmailService();}// 主要Bean（當有多個同類型Bean時的默認選擇）@Bean@Primarypublic PaymentService primaryPaymentService() {return new CreditCardPaymentService();}
}
3. 組件注解
// 基礎組件
@Component
public class FileProcessor {public void processFile(String filename) {System.out.println("處理文件: " + filename);}
}// 服務層組件
@Service
public class UserService {@Autowiredprivate UserRepository userRepository;public void saveUser(User user) {userRepository.save(user);}
}// 數據訪問層組件
@Repository
public class UserRepository {@Autowiredprivate DataSource dataSource;public void save(User user) {// 數據庫保存邏輯}
}// 控制層組件（雖然這里不講SpringMVC，但展示注解）
@Controller
public class UserController {@Autowiredprivate UserService userService;
}

Bean的初始化和銷毀

1. 注解方式
@Component
public class DatabaseConnection {private Connection connection;// 初始化方法@PostConstructpublic void init() {System.out.println("初始化數據庫連接");// 建立數據庫連接this.connection = DriverManager.getConnection("...");}// 銷毀方法@PreDestroypublic void cleanup() {System.out.println("關閉數據庫連接");try {if (connection != null && !connection.isClosed()) {connection.close();}} catch (SQLException e) {e.printStackTrace();}}
}
2. 接口方式
@Component
public class CacheManager implements InitializingBean, DisposableBean {private Map<String, Obje

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