第12讲：底层源码分析 Spring 的核心功能和执行流程？（下） · Java 源码剖析 34 讲

上一课时我们讲了 Bean 相关的内容，它其实也是属于 IoC 的具体实现之一，本课时我们就来讲讲 Spring 中其他几个高频的面试点，希望能起到抛砖引玉的作用，能为你理解 Spring 打开一扇门。因为 Spring 涉及的内容和知识点太多了，用它来写一本书也绰绰有余，因此这里我们只讲核心的内容，希望下来你能查漏补缺，完善自己的 Spring 技术栈。我们本课时的面试题是，谈一谈你对 IoC 和 DI 的理解。 #### 典型回答 IoC（Inversion of Control，翻译为“控制反转”）不是一个具体的技术，而是一种设计思想。与传统控制流相比，IoC 会颠倒控制流，在传统的编程中需要开发者自行创建并销毁对象，而在 IoC 中会把这些操作交给框架来处理，这样开发者就不用关注具体的实现细节了，拿来直接用就可以了，这就是控制反转。 IoC 很好的体现出了面向对象的设计法则之一——好莱坞法则：“别找我们，我们找你”。即由 IoC 容器帮对象找到相应的依赖对象并注入，而不是由对象主动去找。举个例子，比如说传统找对象，先要设定好你的要求，如身高、体重、长相等，然后再一个一个的主动去找符合要求的对象，而 IoC 相当于，你把这些要求直接告诉婚介中心，由他们直接给你匹配到符合要求的对象，理想情况下是直接会帮你找到合适的对象，这就是传统编程模式和 IoC 的区别。 DI（Dependency Injection，翻译为“依赖注入”）表示组件间的依赖关系交由容器在运行期自动生成，也就是说，由容器动态的将某个依赖关系注入到组件之中，这样就能提升组件的重用频率。通过依赖注入机制，我们只需要通过简单的配置，就可指定目标需要的资源，完成自身的业务逻辑，而不需要关心资源来自哪里、由谁实现等问题。 IoC 和 DI 其实是同一个概念从不同角度的描述的，由于控制反转这个概念比较含糊（可能只理解成了容器控制对象这一个层面，很难让人想到谁来维护对象关系），所以 2004 年被开发者尊称为“教父”的 Martin Fowler（世界顶级专家，敏捷开发方法的创始人之一）又给出了一个新的名字“依赖注入”，相对 IoC 而言，“依赖注入”明确描述了“被注入对象依赖 IoC 容器配置依赖对象”。 #### 考点分析 IoC 和 DI 为 Spring 框架设计的精髓所在，也是面试中必问的考点之一，这个优秀的设计思想对于初学者来说可能理解起来比较困难，但对于 Spring 的使用者来说可以很快的看懂。因此如果对于此概念还有疑问的话，建议先上手使用 Spring 实现几个小功能再回头来看这些概念，相信你会豁然开朗。 Spring 相关的高频面试题，还有以下这些： * Spring IoC 有哪些优势？ * IoC 的注入方式有哪些？ * 谈一谈你对 AOP 的理解。 #### 知识扩展 * [ ] 1.Spring IoC 的优点 IoC 的优点有以下几个： * 使用更方便，拿来即用，无需显式的创建和销毁的过程； * 可以很容易提供众多服务，比如事务管理、消息服务等； * 提供了单例模式的支持； * 提供了 AOP 抽象，利用它很容易实现权限拦截、运行期监控等功能； * 更符合面向对象的设计法则； * 低侵入式设计，代码的污染极低，降低了业务对象替换的复杂性。 * [ ] 2.Spring IoC 注入方式汇总 IoC 的注入方式有三种：构造方法注入、Setter 注入和接口注入。 * ① 构造方法注入构造方法注入主要是依赖于构造方法去实现，构造方法可以是有参的也可以是无参的，我们平时 new 对象时就是通过类的构造方法来创建类对象的，每个类对象默认会有一个无参的构造方法，Spring 通过构造方法注入的代码示例如下： ``` public class Person { public Person() { } public Person(int id, String name) { this.id = id; this.name = name; } private int id; private String name; // 忽略 Setter、Getter 的方法 } ``` applicationContext.xml 配置如下： ``` <bean id="person" class="org.springframework.beans.Person"> <constructor-arg value="1" type="int"></constructor-arg> <constructor-arg value="Java" type="java.lang.String"></constructor-arg> </bean> ``` * ② Setter 注入 Setter 方法注入的方式是目前 Spring 主流的注入方式，它可以利用 Java Bean 规范所定义的 Setter/Getter 方法来完成注入，可读性和灵活性都很高，它不需要使用声明式构造方法，而是使用 Setter 注入直接设置相关的值，实现示例如下： ``` <bean id="person" class="org.springframework.beans.Person"> <property name="id" value="1"/> <property name="name" value="Java"/> </bean> ``` * ③ 接口注入接口注入方式是比较古老的注入方式，因为它需要被依赖的对象实现不必要的接口，带有侵入性，因此现在已经被完全舍弃了，所以本文也不打算做过多的描述，大家只要知道有这回事就行了。 * [ ] 3.Spring AOP AOP（Aspect-OrientedProgramming，面向切面编程）可以说是 OOP（Object-Oriented Programing，面向对象编程）的补充和完善，OOP 引入封装、继承和多态性等概念来建立一种公共对象处理的能力，当我们需要处理公共行为的时候，OOP 就会显得无能为力，而 AOP 的出现正好解决了这个问题。比如统一的日志处理模块、授权验证模块等都可以使用 AOP 很轻松的处理。 Spring AOP 目前提供了三种配置方式： * 基于 Java API 的方式； * 基于 @AspectJ（Java）注解的方式； * 基于 `XML <aop />` 标签的方式。 * ① 基于 Java API 的方式此配置方式需要实现相关的接口，例如 MethodBeforeAdvice 和 AfterReturningAdvice，并且在 XML 配置中定义相应的规则即可实现。我们先来定义一个实体类，代码如下： ``` package org.springframework.beans; public class Person { public Person findPerson() { Person person = new Person(1, "JDK"); System.out.println("findPerson 被执行"); return person; } public Person() { } public Person(Integer id, String name) { this.id = id; this.name = name; } private Integer id; private String name; // 忽略 Getter、Setter 方法 } ``` 再定义一个 advice 类，用于对拦截方法的调用之前和调用之后进行相关的业务处理，实现代码如下： ``` import org.springframework.aop.AfterReturningAdvice; import org.springframework.aop.MethodBeforeAdvice; import java.lang.reflect.Method; public class MyAdvice implements MethodBeforeAdvice, AfterReturningAdvice { @Override public void before(Method method, Object[] args, Object target) throws Throwable { System.out.println("准备执行方法: " + method.getName()); } @Override public void afterReturning(Object returnValue, Method method, Object[] args, Object target) throws Throwable { System.out.println(method.getName() + " 方法执行结束"); } ``` 然后需要在 application.xml 文件中配置相应的拦截规则，配置如下： ```  <bean id="myAdvice" class="org.springframework.advice.MyAdvice"></bean>  <bean class="org.springframework.aop.support.RegexpMethodPointcutAdvisor"> <property name="advice" ref="myAdvice"></property> <property name="pattern" value="org.springframework.beans.*.find.*"></property> </bean>  <bean class="org.springframework.aop.framework.autoproxy.DefaultAdvisorAutoProxyCreator"></bean> ``` 从以上配置中可以看出，我们需要配置一个拦截方法的规则，然后定义一个 DefaultAdvisorAutoProxyCreator 让所有的 advisor 配置自动生效。最后，我们使用测试代码来完成调用： ``` public class MyApplication { public static void main(String[] args) { ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("classpath*:application.xml"); Person person = context.getBean("person", Person.class); person.findPerson(); } } ``` 以上程序的执行结果为： ``` 准备执行方法: findPerson findPerson 被执行 findPerson 方法执行结束 ``` 可以看出 AOP 的拦截已经成功了。 * ② 基于 @AspectJ 注解的方式首先需要在项目中添加 aspectjweaver 的 jar 包，配置如下： ```  <dependency> <groupId>org.aspectj</groupId> <artifactId>aspectjweaver</artifactId> <version>1.9.5</version> </dependency> ``` 此 jar 包来自于 AspectJ，因为 Spring 使用了 AspectJ 提供的一些注解，因此需要添加此 jar 包。之后，我们需要开启 @AspectJ 的注解，开启方式有两种。可以在 application.xml 配置如下代码中开启 @AspectJ 的注解： ``` <aop:aspectj-autoproxy/> ``` 也可以使用 @EnableAspectJAutoProxy 注解开启，代码如下： ``` @Configuration @EnableAspectJAutoProxy public class AppConfig { } ``` 之后我们需要声明拦截器的类和拦截方法，以及配置相应的拦截规则，代码如下： ``` import org.aspectj.lang.annotation.After; import org.aspectj.lang.annotation.Aspect; import org.aspectj.lang.annotation.Before; import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut; @Aspect public class MyAspectJ { // 配置拦截类 Person @Pointcut("execution(* org.springframework.beans.Person.*(..))") public void pointCut() { } @Before("pointCut()") public void doBefore() { System.out.println("执行 doBefore 方法"); } @After("pointCut()") public void doAfter() { System.out.println("执行 doAfter 方法"); ``` 然后我们只需要在 application.xml 配置中添加注解类，配置如下： ``` <bean class="org.springframework.advice.MyAspectJ"/> ``` 紧接着，我们添加一个需要拦截的方法： ``` package org.springframework.beans; // 需要拦截的 Bean public class Person { public Person findPerson() { Person person = new Person(1, "JDK"); System.out.println("执行 findPerson 方法"); return person; } // 获取其他方法 } ``` 最后，我们开启测试代码： ``` import org.springframework.beans.Person; import org.springframework.context.ApplicationContext; import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext; public class MyApplication { public static void main(String[] args) { ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("classpath*:application.xml"); Person person = context.getBean("person", Person.class); person.findPerson(); } } ``` 以上程序的执行结果为： ``` 执行 doBefore 方法执行 findPerson 方法执行 doAfter 方法 ``` 可以看出 AOP 拦截成功了。 * ③ 基于 `XML <aop />` 标签的方式基于 XML 的方式与基于注解的方式类似，只是无需使用注解，把相关信息配置到 application.xml 中即可，配置如下： ```  <bean id="myPointcut" class="org.springframework.advice.MyPointcut"></bean> <aop:config>  <aop:pointcut id="pointcutConfig" expression="execution(* org.springframework.beans.Person.*(..))"/>  <aop:aspect ref="myPointcut"> <aop:before method="doBefore" pointcut-ref="pointcutConfig"/> <aop:after method="doAfter" pointcut-ref="pointcutConfig"/> </aop:aspect> </aop:config> ``` 之后，添加一个普通的类来进行拦截业务的处理，实现代码如下： ``` public class MyPointcut { public void doBefore() { System.out.println("执行 doBefore 方法"); } public void doAfter() { System.out.println("执行 doAfter 方法"); } } ``` 拦截的方法和测试代码与第二种注解的方式相同，这里就不在赘述。最后执行程序，执行结果为： ``` 执行 doBefore 方法执行 findPerson 方法执行 doAfter 方法 ``` 可以看出 AOP 拦截成功了。 Spring AOP 的原理其实很简单，它其实就是一个动态代理，我们在调用 getBean() 方法的时候返回的其实是代理类的实例，而这个代理类在 Spring 中使用的是 JDK Proxy 或 CgLib 实现的，它的核心代码在 DefaultAopProxyFactory#createAopProxy(...) 中，源码如下： ``` public class DefaultAopProxyFactory implements AopProxyFactory, Serializable { @Override public AopProxy createAopProxy(AdvisedSupport config) throws AopConfigException { if (config.isOptimize() || config.isProxyTargetClass() || hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(config)) { Class<?> targetClass = config.getTargetClass(); if (targetClass == null) { throw new AopConfigException("TargetSource cannot determine target class: " + "Either an interface or a target is required for proxy creation."); } // 判断目标类是否为接口 if (targetClass.isInterface() || Proxy.isProxyClass(targetClass)) { // 是接口使用 jdk 的代理 return new JdkDynamicAopProxy(config); } // 其他情况使用 CgLib 代理 return new ObjenesisCglibAopProxy(config); } else { return new JdkDynamicAopProxy(config); } } // 忽略其他代码 } ``` #### 小结本课时讲了 IoC 和 DI 概念，以及 IoC 的优势和 IoC 注入的三种方式：构造方法注入、Setter 注入和接口注入，最后讲了 Spring AOP 的概念与它的三种配置方式：基于 Java API 的方式、基于 Java 注解的方式和基于 XML 标签的方式。