Spring 系列: Spring 框架簡介

Spring 是一個開源框架，是為了解決企業應用程序開發復雜性而創建的?？蚣艿闹饕獌瀯葜痪褪瞧浞謱蛹軜?，分層架構允許您選擇使用哪一個組件，同時為 J2EE 應用程序開發提供集成的框架。

在這篇由三部分組成的 Spring 系列 的第 1 部分中，我將介紹 Spring 框架。我先從框架底層模型的角度描述該框架的功能，然后將討論兩個最有趣的模塊：Spring 面向方面編程（AOP）和控制反轉 （IOC） 容器。接著將使用幾個示例演示 IOC 容器在典型應用程序用例場景中的應用情況。這些示例還將成為本系列后面部分進行的展開式討論的基礎，在本文的后面部分，將介紹 Spring 框架通過 Spring AOP 實現 AOP 構造的方式。

請參閱 下載，下載 Spring 框架和 Apache Ant，運行本系列的示例應用程序需要它們。

Spring 框架

Spring 框架是一個分層架構，由 7 個定義良好的模塊組成。Spring 模塊構建在核心容器之上，核心容器定義了創建、配置和管理 bean 的方式，如圖 1 所示。

組成 Spring 框架的每個模塊（或組件）都可以單獨存在，或者與其他一個或多個模塊聯合實現。每個模塊的功能如下：

• 核心容器：核心容器提供 Spring 框架的基本功能。核心容器的主要組件是 BeanFactory，它是工廠模式的實現。BeanFactory 使用控制反轉 （IOC） 模式將應用程序的配置和依賴性規范與實際的應用程序代碼分開。
• Spring 上下文：Spring 上下文是一個配置文件，向 Spring 框架提供上下文信息。Spring 上下文包括企業服務，例如 JNDI、EJB、電子郵件、國際化、校驗和調度功能。
• Spring AOP：通過配置管理特性，Spring AOP 模塊直接將面向方面的編程功能集成到了 Spring 框架中。所以，可以很容易地使 Spring 框架管理的任何對象支持 AOP。Spring AOP 模塊為基于 Spring 的應用程序中的對象提供了事務管理服務。通過使用 Spring AOP，不用依賴 EJB 組件，就可以將聲明性事務管理集成到應用程序中。
• Spring DAO：JDBC DAO 抽象層提供了有意義的異常層次結構，可用該結構來管理異常處理和不同數據庫供應商拋出的錯誤消息。異常層次結構簡化了錯誤處理，并且極大地降低了需要編寫的異常代碼數量（例如打開和關閉連接）。Spring DAO 的面向 JDBC 的異常遵從通用的 DAO 異常層次結構。
• Spring ORM：Spring 框架插入了若干個 ORM 框架，從而提供了 ORM 的對象關系工具，其中包括 JDO、Hibernate 和 iBatis SQL Map。所有這些都遵從 Spring 的通用事務和 DAO 異常層次結構。
• Spring Web 模塊：Web 上下文模塊建立在應用程序上下文模塊之上，為基于 Web 的應用程序提供了上下文。所以，Spring 框架支持與 Jakarta Struts 的集成。Web 模塊還簡化了處理多部分請求以及將請求參數綁定到域對象的工作。
• Spring MVC 框架：MVC 框架是一個全功能的構建 Web 應用程序的 MVC 實現。通過策略接口，MVC 框架變成為高度可配置的，MVC 容納了大量視圖技術，其中包括 JSP、Velocity、Tiles、iText 和 POI。

Spring 框架的功能可以用在任何 J2EE 服務器中，大多數功能也適用于不受管理的環境。Spring 的核心要點是：支持不綁定到特定 J2EE 服務的可重用業務和數據訪問對象。毫無疑問，這樣的對象可以在不同 J2EE 環境 （Web 或 EJB）、獨立應用程序、測試環境之間重用。

IOC 和 AOP

控制反轉模式（也稱作依賴性介入）的基本概念是：不創建對象，但是描述創建它們的方式。在代碼中不直接與對象和服務連接，但在配置文件中描述哪一個組件需要哪一項服務。容器 （在 Spring 框架中是 IOC 容器） 負責將這些聯系在一起。

在典型的 IOC 場景中，容器創建了所有對象，并設置必要的屬性將它們連接在一起，決定什么時間調用方法。下表列出了 IOC 的一個實現模式。

Spring 框架的 IOC 容器采用類型 2 和類型3 實現。

面向方面的編程

面向方面的編程，即 AOP，是一種編程技術，它允許程序員對橫切關注點或橫切典型的職責分界線的行為（例如日志和事務管理）進行模塊化。AOP 的核心構造是方面，它將那些影響多個類的行為封裝到可重用的模塊中。

AOP 和 IOC 是補充性的技術，它們都運用模塊化方式解決企業應用程序開發中的復雜問題。在典型的面向對象開發方式中，可能要將日志記錄語句放在所有方法和 Java 類中才能實現日志功能。在 AOP 方式中，可以反過來將日志服務模塊化，并以聲明的方式將它們應用到需要日志的組件上。當然，優勢就是 Java 類不需要知道日志服務的存在，也不需要考慮相關的代碼。所以，用 Spring AOP 編寫的應用程序代碼是松散耦合的。

AOP 的功能完全集成到了 Spring 事務管理、日志和其他各種特性的上下文中。

IOC 容器

Spring 設計的核心是 org.springframework.beans 包，它的設計目標是與 JavaBean 組件一起使用。這個包通常不是由用戶直接使用，而是由服務器將其用作其他多數功能的底層中介。下一個最高級抽象是 BeanFactory 接口，它是工廠設計模式的實現，允許通過名稱創建和檢索對象。BeanFactory 也可以管理對象之間的關系。

BeanFactory 支持兩個對象模型。

• 單態 模型提供了具有特定名稱的對象的共享實例，可以在查詢時對其進行檢索。Singleton 是默認的也是最常用的對象模型。對于無狀態服務對象很理想。
• 原型 模型確保每次檢索都會創建單獨的對象。在每個用戶都需要自己的對象時，原型模型最適合。

bean 工廠的概念是 Spring 作為 IOC 容器的基礎。IOC 將處理事情的責任從應用程序代碼轉移到框架。正如我將在下一個示例中演示的那樣，Spring 框架使用 JavaBean 屬性和配置數據來指出必須設置的依賴關系。

BeanFactory 接口

因為 org.springframework.beans.factory.BeanFactory 是一個簡單接口，所以可以針對各種底層存儲方法實現。最常用的 BeanFactory 定義是 XmlBeanFactory，它根據 XML 文件中的定義裝入 bean，如清單 1 所示。

            BeanFactory factory = new XMLBeanFactory(new FileInputSteam("mybean.xml"));
            

在 XML 文件中定義的 Bean 是被消極加載的，這意味在需要 bean 之前，bean 本身不會被初始化。要從 BeanFactory 檢索 bean，只需調用 getBean() 方法，傳入將要檢索的 bean 的名稱即可，如清單 2 所示。

            MyBean mybean = (MyBean) factory.getBean("mybean");
            

每個 bean 的定義都可以是 POJO （用類名和 JavaBean 初始化屬性定義） 或 FactoryBean。FactoryBean 接口為使用 Spring 框架構建的應用程序添加了一個間接的級別。

IOC 示例

理解控制反轉最簡單的方式就是看它的實際應用。在對由三部分組成的 Spring 系列 的第 1 部分進行總結時，我使用了一個示例，演示了如何通過 Spring IOC 容器注入應用程序的依賴關系（而不是將它們構建進來）。

我用開啟在線信用帳戶的用例作為起點。對于該實現，開啟信用帳戶要求用戶與以下服務進行交互：

• 信用級別評定服務，查詢用戶的信用歷史信息。
• 遠程信息鏈接服務，插入客戶信息，將客戶信息與信用卡和銀行信息連接起來，以進行自動借記（如果需要的話）。
• 電子郵件服務，向用戶發送有關信用卡狀態的電子郵件。

三個接口

對于這個示例，我假設服務已經存在，理想的情況是用松散耦合的方式把它們集成在一起。以下清單顯示了三個服務的應用程序接口。

            public interface CreditRatingInterface {
            public boolean getUserCreditHistoryInformation(ICustomer iCustomer);
            }
            

清單 3 所示的信用級別評定接口提供了信用歷史信息。它需要一個包含客戶信息的 Customer 對象。該接口的實現是由 CreditRating 類提供的。

            public interface CreditLinkingInterface {
            public String getUrl();
            public void setUrl(String url);
            public void linkCreditBankAccount() throws Exception ;
            }
            

信用鏈接接口將信用歷史信息與銀行信息（如果需要的話）連接在一起，并插入用戶的信用卡信息。信用鏈接接口是一個遠程服務，它的查詢是通過 getUrl() 方法進行的。URL 由 Spring 框架的 bean 配置機制設置，我稍后會討論它。該接口的實現是由 CreditLinking 類提供的。

            public interface EmailInterface {
            public void sendEmail(ICustomer iCustomer);
            public String getFromEmail();
            public void setFromEmail(String fromEmail) ;
            public String getPassword();
            public void setPassword(String password) ;
            public String getSmtpHost() ;
            public void setSmtpHost(String smtpHost);
            public String getUserId() ;
            public void setUserId(String userId);
            }
            

EmailInterface 負責向客戶發送關于客戶信用卡狀態的電子郵件。郵件配置參數（例如 SMPT 主機、用戶名、口令）由前面提到的 bean 配置機制設置。Email 類提供了該接口的實現。

Spring 使其保持松散

這些接口就位之后，接下來要考慮的就是如何用松散耦合方式將它們集成在一起。在 清單 6 中可以看到信用卡帳戶用例的實現。

注意，所有的 setter 方法都是由 Spring 的配置 bean 實現的。所有的依賴關系 （也就是三個接口）都可以由 Spring 框架用這些 bean 注入。createCreditCardAccount() 方法會用服務去執行其余實現。在 清單 7 中可以看到 Spring 的配置文件。我用箭頭突出了這些定義。

運行應用程序

要運行示例應用程序，首先必須 下載 Spring 框架 及其所有依賴文件。接下來，將框架釋放到（比如說）磁盤 c:\，這會創建 C:\spring-framework-1.2-rc2 （適用于當前發行版本） 這樣的文件夾。在繼續后面的操作之前，還必須下載和釋放 Apache Ant。

接下來，將源代碼釋放到文件夾，例如 c:\ 盤，然后創建 SpringProject。將 Spring 庫（即 C:\spring-framework-1.2-rc2\dist 下的 spring.jar 和 C:\spring-framework-1.2-rc2\lib\jakarta-commons 下的 commons-logging.jar）復制到 SpringProject\lib 文件夾中。完成這些工作之后，就有了必需的構建依賴關系集。

打開命令提示符，將當前目錄切換到 SpringProject，在命令提示符中輸入以下命令：build。

這會構建并運行 CreateCreditAccountClient 類，類的運行將創建 Customer 類對象并填充它，還會調用 CreateCreditCardAccount 類創建并鏈接信用卡帳戶。CreateCreditAccountClient 還會通過 ClassPathXmlApplicationContext 裝入 Spring 配置文件。裝入 bean 之后，就可以通過 getBean() 方法訪問它們了，如清單 8 所示。

            ClassPathXmlApplicationContext appContext =
            new ClassPathXmlApplicationContext(new String[] {
            "springexample-creditaccount.xml"
            });
            CreateCreditCardAccountInterface creditCardAccount =
            (CreateCreditCardAccountInterface)
            appContext.getBean("createCreditCard");
            

結束語

在這篇由三部分組成的 Spring 系列 的第一篇文章中，我介紹了 Spring 框架的基礎。我從討論組成 Spring 分層架構的 7 個模塊開始，然后深入介紹了其中兩個模塊：Spring AOP 和 IOC 容器。

由于學習的最佳方法是實踐，所以我用一個工作示例介紹了 IOC 模式 （像 Spring 的 IOC 容器實現的那樣）如何用松散耦合的方式將分散的系統集成在一起。在這個示例中可以看到，將依賴關系或服務注入工作中的信用卡帳戶應用程序，要比從頭開始構建它們容易得多。

請繼續關注這一系列的下一篇文章，我將在這里學習的知識基礎上，介紹 Spring AOP 模塊如何在企業應用程序中提供持久支持，并讓您開始了解 Spring MVC 模塊和相關插件。