[Day-03] - Spring Framework Introduction

Abstract

在Spring Framework尚未被开发出来时，Java EE是以 Sun公司（已经被Oracle 公司收购，但为了纪念其对Java发展未来有巨大的影响力，故依旧保持名称，以表敬意）所制定的EJB(Enterprise Java Bean)作为标准的。在早期的EJB年代，开发一个EJB需要大量的街口和配置文件，直至EJB 2.0的年代。开发一个EJB需要大量的接口和配置文件。直至EJB 2.0的年代，开发一个EJB还需要两个配置文档，其结果就是配置工作量比开发工作量还大。Sun公司定义的JSP和Servlet却是运行在Ｗeb容器中，因Servlet为一种SSR(Server-Side Render)架构框架，亦为当初盛行ＭＶＣ(Model-View-Controller)架构，可以理解到需要用Web容器去EJB容器和服务。故存在了一项重大缺点，需要增加调用配置文件才能让Ｗeb容器调用EJB容器。此时需同时开发两项容器，非常多的配置内容与繁琐的规范导致开发效率相当低。故开发人员须了解许多繁琐的EJB细节，才能进行配置和测试，这样测试也难以进行。
就在大家苦恼此种架构难以维运与开发同时，在2002年，位於澳大利亚工程师Rod Johnson(论学历的话，他是位音乐家，因他是音乐博士)在其着名的着作Expert One-on-One J2EE Design and Development中提出了Spring架构，其开发目标为三个方向，如下：

1. Spring框架应该使用起来很愉悦。
2. 各种应用程序不应该依赖许多API。
3. Spring框架不应该与现有好的解决方案竞争，但势必与现有方案促进整合。

故在2004年由Rod Johnson主导的Spring框架推出 1.0 版本。

Principle Introduction

Spring 以强大的控制反转(IoC)及面向切面式编程(AOP)来管理各类Java资源，在控制反转(IoC)方面，从而降低许多资源的耦合：提供了极低的外部入侵性，也就是使用Spring框架来开发程序码，即使脱离了Spring API也可以继续使用。在面向切面式编程(AOP)通过动态代理技术(cglib)，允许我们按照规范进行配置开发，进而增强每个Bean的功能。因为在前一章提到，早期的1.5版本前不支援注解，固接使用XML档进行Bean配置连接，等到Spring 2.0出来之後，才出现新一版的注解方式(Annotation)进行配置，以减少许多XML配置档的繁琐步骤，固区分为两派XML古老派及注解(Annotation)新生派。故可集成於20多种模组，区分为核心容器(Core Container)、数据访问/集成(Data Access/ Integration)层、Web层、AOP(Aspect Oriented Programming，面向切面式编程)、植入模块(Instrumentation)、消息传输(Messaging)和测试模组(Test)，各类模组细节部分将在结构当中做叙述。

Structure

1. 核心容器

Spring的核心容器服务是所有模块的运作基底，此容器由Spring-core、Spring-beans、Spring-context、Spring-context-suport和Spring-expression(Spring表达式语言)等模组组成。

1.1 Spring-core 模组：
提供了框架的基本组成部分，包括控制反转(Inversion of Control,IoC)和依赖注入(Dependency Injection,DI)功能。

1.1.1
Spring IoC :
＊ XML配置的IoC容器：基於BeanFactory和ApplicationContext两个接口，BeanFactory接口有多个实现类，最常用为org.springframework.beans.factory.xml.XmlBeanFactory。而ApplicationContext是BeanFactory的子类别，目前支援此种实例有三种方法，但本次分享章节部探讨此方式。
1. 通过ClassPathXmlApplicationContext创建
2. 通过FileSystemXmlApplicationContext创建
3. 通过Web服务器实例化ApplicationContext
＊ 基於注解的IoC容器：就是透过AnnotationConfigApplicationContext取得对应的Bean，从名称就可以看出它是一个基於注解的IoC容器。
1.1.2
Spring DI:
＊ XML配置的DI容器：作用是在使用Spring框架创建对象时动态地将其所依赖的对象注入Bean组件中，Spring框架的依赖注入通常有两种实现方式。一种是使用构造方法注入，另一种是使用属性的Setter方法注入。
＊ 基於注解的DI容器：透过IoC容器中的Bean之间的依赖，在注解方式进行依赖注入(DI)的方式，加入@Autowired是最常用的注解之一，它根据属性的类型(by type)找到对应的Bean进行注入。

1.2 Spring-beans 模组：如上所述，提供BeanFactory，是一个工厂模式(Factory Pattern)的一个经典实现，所有代管对象皆为Bean。

1.3 Spring-context 模组：建立在Core和Beans模组的基础上，为一种框架是的对象访问方式，访问定义和配置的任何对象的媒介。为第一点所述，无论采用何种方式取得Bean，都须透过BeanFactory的子接口ApplicationContext来实现。

1.4 Spring-context-support 模组：支持整合第三方套件到Spring的应用程序上，如：高速缓存(EhCache、JCache)、任务调度(CommonJ、Quartz)及事务调度(Spring-JPA、Spring-data-mongodb及Spring-boot-starter-redis)。

1.5 Spring-expression 模组：提供强大的表达式语言去支持运作时查询和操作对象。该语言支持设置和获取属性值、属性配置、方法调用、访问数据、集合和索引气的内容、逻辑和算数逻辑、变量命名及Spring的IoC容器中以名称检索对象。

2. AOP和Instrumentation

Spring AOP亦包含了XML配置方式及注解配置方式，在dynamic.jdk包中创建代理类JDKDynamicProxy。在JDK动态代理中代理类必须实现java.lang.reflect.InvocationHandler接口。并覆盖(@Override)其代理方法，而Spring Core框架采用CGLIB(Code Generation Libaray)是一个高性能开源的程序码套件包，采用非常底层的字节码技术。对指定的目标类生成一个子类，并加强对子类别的方法逻辑。

2.1 Spring-aop模组：提供一个符合ＡＯＰ要求的面向式切面的编译实例，允许定义方法拦截器的切入点。将代码按照功能进行分离，已变乾净的分开各类程序逻辑区段，降低耦合性。

2.2 Spring-aspects模组：提供了雨AspectJ的整合功能，AspectJ是一个基於Java语言的AOP框架，从Spring 2.0後引入一个AspectJ的支持框架，分为：Before、After Returning、Around、After Throwing、After及Declare parents六类行为。

2.3 Spring-instrument模组：提供类植入(Instrumentation)支持和类别加载器的实现，可在特定的应用服务器中使用。

4. 消息

提供对消息传递体系和协议的支持，其使用JmsTemplate简化JMS API的使用到异步接收消息的完整基础架构，目前支援多种讯息传输套件(MQ，Message Queue)，如：ActiveMQ、RabbitMQ及Apache Kafka等。

5. 数据访问与整合

数据访问/整合层由JDBC、ORM、OXM、JMS和事务模组套件组成。

5.1 Spring-jdbc 模组：提供一个JDBC串接底层的抽象层，减少许多物件关联对映(ORM)的JDBC的编译过程及数据库的错误解析流程，虽为是一项好处，但相当不建议直接使用，毕竟在对外安全性管理逻辑议题甚多，处理不慎，有不当後果。

5.2 Spring-orm 模组：物件关联对映(Object-Relational Mapping) API提供整合层，包括JPA、Hibernate及Mybatis，使用Spring-orm模组可以将这些O/R应设框架与Spring提供的所有其他功能结合使用。

5.3 Spring-oxm 模组：一种支持对象/XML映射的抽象曾实现。如：JAXB、Caster、JiBX和XStream。

5.4 Spring-jms(Java Messageing Service)模组：Java消息传递服务，包含於用生产和使用消息模式(Producer/Comsumer)、推广与订阅模式(Publish/Subscribe)两种，提供雨Spring-messaging模组的整合。

5.5 Spring-tx模组（事务模组)：用於实现特殊接口和所有POJO(Basic Java Transactional Model)类别的编译类别和声明式事务管理。

6. Web

Web 层由Spring-web、Spring-webmvc、Spring-websocket和Portlet模组组成。

6.1 Spring-web模组：基本的Web开发整合功能，如：多文件上传功能、使用Servlet监视器初始化一个IoC容器以及Web应用，因有一套既有的规范配置，透过後端传输出超连结代码转成Web前端介面(GUI)，并透过XML组态档方式进行各类关联配置，故维运起来相当不便。

6.2 Spring-webmvc模组：亦称Web-Servlet模组，包含Web应用程序的Spring MVC和REST Web Services实现。Spring MVC框架提供一套规范，将程序码领域模型区块及Web 前端代码之间清晰分离，亦可与其他类型框架进行整合，如：Thymeleaf。

6.3 Spring-websocket模组：提供WebSocket和SockJS整合。

6.4 Portlet模组：与Servlet模组的功能，提供Portlet环境下的MVC实现。

7. 测试

支持使用JUnit或Mockito对Spring套件进行单元测试或整合测试。

後续摘要

由於目前Spring开发学派以区分为两种派系，一种为XML组态学派，另一派为新式注解学派，我们後续范例分享大部分将以新式注解学派为主，少部分再提供XML范例做分享，并从核心技术进行介绍至周边依赖性是套件应用做原理分析、架构应用及范例分享，各类读者可依照你们的情境做应用。

Reference Url:

Spring从入门到放弃（一）Spring的诞生

Spring框架学习——Spring的体系结构详解

Spring系列学习之Spring Messaging消息支持