spring boot url 模糊匹配 springboot urlclassloader

摘要

Spring是什么？它是怎么诞生的？有哪些主要的组件和核心功能呢? 本文通过这几个问题帮助你构筑Spring和Spring Framework的整体认知。

一、Spring框架的起源

首先，Spring是什么？它是怎么诞生的？它的诞生是为了解决什么问题？

要谈Spring的历史，就要先谈J2EE。J2EE应用程序的广泛实现是在1999年和2000年开始的，它的出现带来了诸如事务管理之类的核心中间层概念的标准化，但是在实践中并没有获得绝对的成功，因为开发效率，开发难度和实际的性能都令人失望。

曾经使用过EJB开发JAVA EE应用的人，一定知道，在EJB开始的学习和应用非常的艰苦，很多东西都不能一下子就很容易的理解。EJB要严格地实现各种不同类型的接口，类似的或者重复的代码大量存在。而配置也是复杂和单调，同样使用JNDI进行对象查找的代码也是单调而枯燥。虽然有一些开发工作随着xdoclet的出现，而有所缓解，但是学习EJB的高昂代价，和极低的开发效率，极高的资源消耗，都造成了EJB的使用困难。而Spring出现的初衷就是为了解决类似的这些问题。

Spring的一个最大的目的就是使JAVA EE开发更加容易。同时，Spring之所以与Struts、Hibernate等单层框架不同，是因为Spring致力于提供一个以统一的、高效的方式构造整个应用，并且可以将单层框架以最佳的组合揉和在一起建立一个连贯的体系。可以说Spring是一个提供了更完善开发环境的一个框架，可以为POJO(Plain Ordinary Java Object)对象提供企业级的服务。

二、Spring的特性和优势

从Spring 框架的特性来看：

• 非侵入式：基于Spring开发的应用中的对象可以不依赖于Spring的API
• 控制反转：IOC——Inversion of Control，指的是将对象的创建权交给 Spring 去创建。使用 Spring 之前，对象的创建都是由我们自己在代码中new创建。而使用 Spring 之后。对象的创建都是给了 Spring 框架。
• 依赖注入：DI——Dependency Injection，是指依赖的对象不需要手动调用 setXX 方法去设置，而是通过配置赋值。
• 面向切面编程：Aspect Oriented Programming——AOP
• 容器：Spring 是一个容器，因为它包含并且管理应用对象的生命周期
• 组件化：Spring 实现了使用简单的组件配置组合成一个复杂的应用。在 Spring 中可以使用XML和Java注解组合这些对象。
• 一站式：在 IOC 和 AOP 的基础上可以整合各种企业应用的开源框架和优秀的第三方类库（实际上 Spring 自身也提供了表现层的 SpringMVC 和持久层的 Spring JDBC）

从使用Spring 框架的好处看：

• Spring 可以使开发人员使用 POJOs 开发企业级的应用程序。只使用 POJOs 的好处是你不需要一个 EJB 容器产品，比如一个应用程序服务器，但是你可以选择使用一个健壮的 servlet 容器，比如 Tomcat 或者一些商业产品。
• Spring 在一个单元模式中是有组织的。即使包和类的数量非常大，你只要担心你需要的，而其它的就可以忽略了。
• Spring 不会让你白费力气做重复工作，它真正的利用了一些现有的技术，像 ORM 框架、日志框架、JEE、Quartz 和 JDK 计时器，其他视图技术。
• 测试一个用 Spring 编写的应用程序很容易，因为环境相关的代码被移动到这个框架中。此外，通过使用 JavaBean-style POJOs，它在使用依赖注入注入测试数据时变得更容易。
• Spring 的 web 框架是一个设计良好的 web MVC 框架，它为比如 Structs 或者其他工程上的或者不怎么受欢迎的 web 框架提供了一个很好的供替代的选择。MVC 模式导致应用程序的不同方面(输入逻辑，业务逻辑和UI逻辑)分离，同时提供这些元素之间的松散耦合。模型(Model)封装了应用程序数据，通常它们将由 POJO 类组成。视图(View)负责渲染模型数据，一般来说它生成客户端浏览器可以解释 HTML 输出。控制器(Controller)负责处理用户请求并构建适当的模型，并将其传递给视图进行渲染。
• Spring 对 JavaEE 开发中非常难用的一些 API（JDBC、JavaMail、远程调用等），都提供了封装，使这些API应用难度大大降低。
• 轻量级的 IOC 容器往往是轻量级的，例如，特别是当与 EJB 容器相比的时候。这有利于在内存和 CPU 资源有限的计算机上开发和部署应用程序。
• Spring 提供了一致的事务管理接口，可向下扩展到（使用一个单一的数据库，例如）本地事务并扩展到全局事务（例如，使用 JTA）。

三、Spring有哪些组件?

虽然下图来源于Spring Framwork5.0 M4 版本，但是它依然是V4版本的图，比如Spring 5版本中的web模块已经去掉了Portlet模块，新增了WebFlux模块等。下图中包含了 Spring 框架的所有模块，这些模块可以满足一切企业级应用开发的需求，在开发过程中可以根据需求有选择性地使用所需要的模块。

3.1 Core Container（Spring的核心容器）

Spring 的核心容器是其他模块建立的基础，由 Beans 模块、Core 核心模块、Context 上下文模块和 SpEL 表达式语言模块组成，没有这些核心容器，也不可能有 AOP、Web 等上层的功能。具体介绍如下：

• Beans 模块：提供了框架的基础部分，包括控制反转和依赖注入。
• Core 核心模块：封装了 Spring 框架的底层部分，包括资源访问、类型转换及一些常用工具类。
• Context 上下文模块：建立在 Core 和 Beans 模块的基础之上，集成 Beans 模块功能并添加资源绑定、数据验证、国际化、Java EE 支持、容器生命周期、事件传播等。ApplicationContext 接口是上下文模块的焦点。
• SpEL 模块：提供了强大的表达式语言支持，支持访问和修改属性值，方法调用，支持访问及修改数组、容器和索引器，命名变量，支持算数和逻辑运算，支持从 Spring 容器获取 Bean，它也支持列表投影、选择和一般的列表聚合等。

3.2 Data Access/Integration（数据访问／集成）

数据访问／集成层包括 JDBC、ORM、OXM、JMS 和 Transactions 模块，具体介绍如下。

• JDBC 模块：提供了一个 JDBC 的样例模板，使用这些模板能消除传统冗长的 JDBC 编码还有必须的事务控制，而且能享受到 Spring 管理事务的好处。
• ORM 模块：提供与流行的“对象-关系”映射框架无缝集成的 API，包括 JPA、JDO、Hibernate 和 MyBatis 等。而且还可以使用 Spring 事务管理，无需额外控制事务。
• OXM 模块：提供了一个支持 Object /XML 映射的抽象层实现，如 JAXB、Castor、XMLBeans、JiBX 和 XStream。将 Java 对象映射成 XML 数据，或者将XML 数据映射成 Java 对象。
• JMS 模块：指 Java 消息服务，提供一套 “消息生产者、消息消费者”模板用于更加简单的使用 JMS，JMS 用于用于在两个应用程序之间，或分布式系统中发送消息，进行异步通信。
• Transactions 事务模块：支持编程和声明式事务管理。

3.3 Web模块

Spring 的 Web 层包括 Web、Servlet、WebSocket 和 Webflux 组件，具体介绍如下。

• Web 模块：提供了基本的 Web 开发集成特性，例如多文件上传功能、使用的 Servlet 监听器的 IOC 容器初始化以及 Web 应用上下文。
• Servlet 模块：提供了一个 Spring MVC Web 框架实现。Spring MVC 框架提供了基于注解的请求资源注入、更简单的数据绑定、数据验证等及一套非常易用的 JSP 标签，完全无缝与 Spring 其他技术协作。
• WebSocket 模块：提供了简单的接口，用户只要实现响应的接口就可以快速的搭建 WebSocket Server，从而实现双向通讯。
• Webflux 模块： Spring WebFlux 是 Spring Framework 5.x中引入的新的响应式web框架。与Spring MVC不同，它不需要Servlet API，是完全异步且非阻塞的，并且通过Reactor项目实现了Reactive Streams规范。Spring WebFlux 用于创建基于事件循环执行模型的完全异步且非阻塞的应用程序。

此外Spring4.x中还有Portlet 模块，在Spring 5.x中已经移除

• Portlet 模块：提供了在 Portlet 环境中使用 MVC 实现，类似 Web-Servlet 模块的功能。

3.4 AOP、Aspects、Instrumentation和Messaging

在 Core Container 之上是 AOP、Aspects 等模块，具体介绍如下：

• AOP 模块：提供了面向切面编程实现，提供比如日志记录、权限控制、性能统计等通用功能和业务逻辑分离的技术，并且能动态的把这些功能添加到需要的代码中，这样各司其职，降低业务逻辑和通用功能的耦合。
• Aspects 模块：提供与 AspectJ 的集成，是一个功能强大且成熟的面向切面编程（AOP）框架。
• Instrumentation 模块：提供了类工具的支持和类加载器的实现，可以在特定的应用服务器中使用。
• messaging 模块：Spring 4.0 以后新增了消息（Spring-messaging）模块，该模块提供了对消息传递体系结构和协议的支持。
• jcl 模块： Spring 5.x中新增了日志框架集成的模块。

3.5 Test模块

Test 模块：Spring 支持 Junit 和 TestNG 测试框架，而且还额外提供了一些基于 Spring 的测试功能，比如在测试 Web 框架时，模拟 Http 请求的功能。包含Mock Objects, TestContext Framework, Spring MVC Test, WebTestClient。

四、 Spring示例

结合上面的使用场景，设计一个查询用户的案例的两个需求，来看Spring框架帮我们简化了什么开发工作:

1. 查询用户数据 - 来看DAO+POJO-> Service 的初始化和装载。
2. 给所有Service的查询方法记录日志

4.1 创建Maveng管理的java 项目

4.2 引入Spring框架的POM依赖，以及查看这些依赖之间的关系

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>tech.pdai</groupId>
    <artifactId>001-spring-framework-demo-helloworld-xml</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>

    <properties>
        <maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
        <spring.version>5.3.9</spring.version>
        <aspectjweaver.version>1.9.6</aspectjweaver.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-context</artifactId>
            <version>${spring.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-core</artifactId>
            <version>${spring.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-beans</artifactId>
            <version>${spring.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.aspectj</groupId>
            <artifactId>aspectjweaver</artifactId>
            <version>${aspectjweaver.version}</version>
        </dependency>
    </dependencies>

</project>

4.3 定义实体类

package com.zhuangxiaoyan.spring

/**
 * @author xjl
 */
public class User {

    /**
     * user's name.
     */
    private String name;

    /**
     * user's age.
     */
    private int age;

    /**
     * init.
     *
     * @param name name
     * @param age  age
     */
    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

4.4 UserDaoServiceImpl (mock 数据)

package com.zhaungxiaoyan.spring

import java.util.Collections;
import java.util.List;

import tech.pdai.springframework.entity.User;

/**
 * @author xjl
 */
public class UserDaoImpl {

    /**
     * init.
     */
    public UserDaoImpl() {
    }

    /**
     * mocked to find user list.
     *
     * @return user list
     */
    public List<User> findUserList() {
        return Collections.singletonList(new User("xjl", 18));
    }
}

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
 http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
    <bean id="userDao" class="tech.pdai.springframework.dao.UserDaoImpl">
        <!-- additional collaborators and configuration for this bean go here -->
    </bean>
    <!-- more bean definitions for data access objects go here -->
</beans>

4.5 业务层 UserServiceImpl（调用DAO层）

package com.zhuangxiaoyan.spring

import java.util.List;

import tech.pdai.springframework.dao.UserDaoImpl;
import tech.pdai.springframework.entity.User;

/**
 * @author xjl
 */
public class UserServiceImpl {

    /**
     * user dao impl.
     */
    private UserDaoImpl userDao;

    /**
     * init.
     */
    public UserServiceImpl() {
    }

    /**
     * find user list.
     *
     * @return user list
     */
    public List<User> findUserList() {
        return this.userDao.findUserList();
    }

    /**
     * set dao.
     *
     * @param userDao user dao
     */
    public void setUserDao(UserDaoImpl userDao) {
        this.userDao = userDao;
    }
}

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
 http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
    <!-- services -->
    <bean id="userService" class="tech.pdai.springframework.service.UserServiceImpl">
        <property name="userDao" ref="userDao"/>
        <!-- additional collaborators and configuration for this bean go here -->
    </bean>
    <!-- more bean definitions for services go here -->
</beans>

4.6 拦截所有service中的方法，并输出记录

package com.zhaungxiaoyan.spring

import java.lang.reflect.Method;

import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.reflect.MethodSignature;
import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy;

/**
 * @author xjl
 */
@Aspect
public class LogAspect {

    /**
     * aspect for every methods under service package.
     */
    @Around("execution(* tech.pdai.springframework.service.*.*(..))")
    public Object businessService(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
        // get attribute through annotation
        Method method = ((MethodSignature) pjp.getSignature()).getMethod();
        System.out.println("execute method: " + method.getName());

        // continue to process
        return pjp.proceed();
    }

}

<?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:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
 http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
 http://www.springframework.org/schema/aop
 http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd
 http://www.springframework.org/schema/context
 http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd
">

    <context:component-scan base-package="tech.pdai.springframework" />

    <aop:aspectj-autoproxy/>

    <bean id="logAspect" class="tech.pdai.springframework.aspect.LogAspect">
        <!-- configure properties of aspect here as normal -->
    </bean>
    <!-- more bean definitions for data access objects go here -->
</beans>

4.7 组装App

package com.zhuangxiaoyan.spring

import java.util.List;

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
import tech.pdai.springframework.entity.User;
import tech.pdai.springframework.service.UserServiceImpl;

/**
 * @author xjl
 */
public class App {

    /**
     * main interfaces.
     *
     * @param args args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // create and configure beans
        ApplicationContext context =
                new ClassPathXmlApplicationContext("aspects.xml", "daos.xml", "services.xml");

        // retrieve configured instance
        UserServiceImpl service = context.getBean("userService", UserServiceImpl.class);

        // use configured instance
        List<User> userList = service.findUserList();

        // print info from beans
        userList.forEach(a -> System.out.println(a.getName() + "," + a.getAge()));
    }
}

4.8  控制反转 - IOC

查询用户（service通过调用dao查询pojo)，本质上如何创建User/Dao/Service等；如果没有Spring框架，我们需要自己创建User/Dao/Service等，比如：

UserDaoImpl userDao = new UserDaoImpl();
UserSericeImpl userService = new UserServiceImpl();
userService.setUserDao(userDao);
List<User> userList = userService.findUserList();

有了Spring框架，可以将原有Bean的创建工作转给框架, 需要用时从Bean的容器中获取即可，这样便简化了开发工作.Bean的创建和使用分离了。

// create and configure beans
ApplicationContext context =
        new ClassPathXmlApplicationContext("aspects.xml", "daos.xml", "services.xml");

// retrieve configured instance
UserServiceImpl service = context.getBean("userService", UserServiceImpl.class);

// use configured instance
List<User> userList = service.findUserList();

4.9 面向切面 - AOP

给Service所有方法调用添加日志（调用方法时)，本质上是解耦问题；如果没有Spring框架，我们需要在每个service的方法中都添加记录日志的方法，比如：

/**
* find user list.
*
* @return user list
*/
public List<User> findUserList() {
    System.out.println("execute method findUserList");
    return this.userDao.findUserList();
}

有了Spring框架，通过@Aspect注解 定义了切面，这个切面中定义了拦截所有service中的方法，并记录日志； 可以明显看到，框架将日志记录和业务需求的代码解耦了，不再是侵入式的了

/**
* aspect for every methods under service package.
*/
@Around("execution(* tech.pdai.springframework.service.*.*(..))")
public Object businessService(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
    // get attribute through annotation
    Method method = ((MethodSignature) pjp.getSignature()).getMethod();
    System.out.println("execute method: " + method.getName());

    // continue to process
    return pjp.proceed();
}

4.10 Java 配置方式改造

在前文的例子中， 通过xml配置方式实现的，这种方式实际上比较麻烦； 我通过Java配置进行改造：

• User，UserDaoImpl, UserServiceImpl，LogAspect不用改
• 将原通过.xml配置转换为Java配置

package com.zhuangxiaoyan.spring

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy;
import tech.pdai.springframework.aspect.LogAspect;
import tech.pdai.springframework.dao.UserDaoImpl;
import tech.pdai.springframework.service.UserServiceImpl;

/**
 * @author xjl
 */
@EnableAspectJAutoProxy
@Configuration
public class BeansConfig {

    /**
     * @return user dao
     */
    @Bean("userDao")
    public UserDaoImpl userDao() {
        return new UserDaoImpl();
    }

    /**
     * @return user service
     */
    @Bean("userService")
    public UserServiceImpl userService() {
        UserServiceImpl userService = new UserServiceImpl();
        userService.setUserDao(userDao());
        return userService;
    }

    /**
     * @return log aspect
     */
    @Bean("logAspect")
    public LogAspect logAspect() {
        return new LogAspect();
    }
}

在App中加载BeansConfig的配置

package com.zhuangxiaoyan.spring

import java.util.List;

import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import tech.pdai.springframework.config.BeansConfig;
import tech.pdai.springframework.entity.User;
import tech.pdai.springframework.service.UserServiceImpl;

/**
 * @author xjl
 */
public class App {

    /**
     * main interfaces.
     *
     * @param args args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // create and configure beans
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(BeansConfig.class);

        // retrieve configured instance
        UserServiceImpl service = context.getBean("userService", UserServiceImpl.class);

        // use configured instance
        List<User> userList = service.findUserList();

        // print info from beans
        userList.forEach(a -> System.out.println(a.getName() + "," + a.getAge()));
    }
}

4.11 注解配置方式改造

更进一步，Java 5开始提供注解支持，Spring 2.5 开始完全支持基于注解的配置并且也支持JSR250 注解。在Spring后续的版本发展倾向于通过注解和Java配置结合使用.

BeanConfig 不再需要Java配置

package com.zhuangxiaoyan.spring

import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScans;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy;

/**
 * @author xjl
 */
@Configuration
@EnableAspectJAutoProxy
public class BeansConfig {

}

UserDaoImpl 增加了 @Repository注解

@Repository
public class UserDaoImpl {

    /**
     * mocked to find user list.
     *
     * @return user list
     */
    public List<User> findUserList() {
        return Collections.singletonList(new User("pdai", 18));
    }
}

UserServiceImpl 增加了@Service 注解，并通过@Autowired注入userDao.

@Service
public class UserServiceImpl {

    /**
     * user dao impl.
     */
    @Autowired
    private UserDaoImpl userDao;

    /**
     * find user list.
     *
     * @return user list
     */
    public List<User> findUserList() {
        return userDao.findUserList();
    }
}

在App中扫描tech.pdai.springframework包

package com.zhuangxiaoyan.spring

import java.util.List;

import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import tech.pdai.springframework.entity.User;
import tech.pdai.springframework.service.UserServiceImpl;

/**
 * @author xjl
 */
public class App {

    /**
     * main interfaces.
     *
     * @param args args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // create and configure beans
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(
                "tech.pdai.springframework");

        // retrieve configured instance
        UserServiceImpl service = context.getBean(UserServiceImpl.class);

        // use configured instance
        List<User> userList = service.findUserList();

        // print info from beans
        userList.forEach(a -> System.out.println(a.getName() + "," + a.getAge()));
    }
}

五、SpringBoot托管配置

Springboot实际上通过约定大于配置的方式，使用xx-starter统一的对Bean进行默认初始化，用户只需要很少的配置就可以进行开发了。这个因为很多开发者都是从SpringBoot开始着手开发的，所以这个比较好理解。我们需要的是将知识点都串联起来，构筑认知体系。