什麼是Spring？

 

最近研究Spring，她包含的編程思想讓我耳目一新。所以寫下這篇入門級文章供新手參考。我不是什麼Spring的資深研究人員，我只是現學現賣。所以文章也只能是膚淺單薄，錯誤難免，還請見諒。
一、    Spring誕生
Spring是一個開源框架，目前在開源社區的人氣很旺，被認爲是最有前途的開源框架之一。她是由Rod Johnson創建的，她的誕生是爲了簡化企業級系統的開發。說道Spring就不得不說EJB，因爲Spring在某種意義上是EJB的替代品，她是一種輕量級的容器。用過EJB的人都知道EJB很複雜，爲了一個簡單的功能你不得不編寫多個Java文件和部署文件，他是一種重量級的容器。也許你不瞭解EJB，你可能對“輕（重）量級”和“容器”比較陌生，那麼這裏我簡單介紹一下。
1、什麼是容器
“萜鰲保 飧齦拍罾 盼液鎂謾４友 癟omcat開始就一直對此感到困惑。感性的來講，容器就是可以用來裝東西的物品。那麼在編程領域就是指用來裝對象（OO的思想，如果你連OO都不瞭解，建議你去學習OO先）的對象。然而這個對象比較特別，它不僅要容納其他對象，還要維護各個對象之間的關係。這麼講可能還是太抽象，來看一個簡單的例子：
代碼片斷1：

1. public class Container 
2. {
3.     public void init()
4.     {
5.     Speaker s = new Speaker();
6.     Greeting g = new Greeting(s);
7.     }
8. }

可以看到這裏的Container類（容器）在初始化的時候會生成一個Speaker對象和一個Greeting對象，並且維持了它們的關係，當系統要用這些對象的時候，直接問容器要就可以了。這就是容器最基本的功能，維護系統中的實例（對象）。如果到這裏你還是感到模糊的話，別擔心，我後面還會有相關的解釋。

2、輕量級與重量級
所謂“重量級”是相對於“輕量級”來講的，也可以說“輕量級”是相對於重量級來講的。在Spring出現之前，企業級開發一般都採用EJB，因爲它提供的事務管理，聲明式事務支持，持久化，分佈計算等等都“簡化”了企業級應用的開發。我這裏的“簡化”打了雙引號，因爲這是相對的。重量級容器是一種入侵式的，也就是說你要用EJB提供的功能就必須在你的代碼中體現出來你使用的是EJB，比如繼承一個接口，聲明一個成員變量。這樣就把你的代碼綁定在EJB技術上了，而且EJB需要JBOSS這樣的容器支持，所以稱之爲“重量級”。
相對而言“輕量級”就是非入侵式的，用Spring開發的系統中的類不需要依賴Spring中的類，不需要容器支持（當然Spring本身是一個容器），而且Spring的大小和運行開支都很微量。一般來說，如果系統不需要分佈計算或者聲明式事務支持那麼Spring是一個更好的選擇。

二、    幾個核心概念
在我看來Spring的核心就是兩個概念，反向控制（IoC），面向切面編程（AOP）。還有一個相關的概念是POJO，我也會略帶介紹。
1、POJO
我所看到過的POJO全稱有兩個，Plain Ordinary Java Object，Plain Old Java Object，兩個差不多，意思都是普通的Java類，所以也不用去管誰對誰錯。POJO可以看做是簡單的JavaBean（具有一系列Getter，Setter方法的類）。嚴格區分這裏面的概念沒有太大意義，瞭解一下就行。
2、    IoC
IoC的全稱是Inversion of Control，中文翻譯反向控制或者逆向控制。這裏的反向是相對EJB來講的。EJB使用JNDI來查找需要的對象，是主動的，而Spring是把依賴的對象注入給相應的類（這裏涉及到另外一個概念“依賴注入”，稍後解釋），是被動的，所以稱之爲“反向”。先看一段代碼，這裏的區別就很容易理解了。
代碼片段2：

1. public void greet()
2. {
3. Speaker s = new Speaker();
4. s.sayHello();
5. }

代碼片段3：

1. public void greet()
2. {
3. Speaker s = (Speaker)context.lookup("ejb/Speaker");
4. s.sayHello();
5. }

代碼片段4：

1. public class Greeting 
2. {
3.     public Speaker s;
4.     public Greeting(Speaker s)
5.     {
6.         this.s = s;
7.     }
8.     public void greet()
9.     {
10.         s.sayHello();
11.     }
12. } 我們可以對比一下這三段代碼。其中片段2是不用容器的編碼，片段3是EJB編碼，片段4是Spring編碼。結合代碼片段1，你能看出來Spring編碼的優越之處嗎？也許你會覺得Spring的編碼是最複雜的。不過沒關係，我在後面會解釋Spring編碼的好處。
    這裏我想先解釋一下“依賴注入”。根據我給的例子可以看出，Greeting類依賴Speaker類。片段2和片段3都是主動的去獲取Speaker，雖然獲取的方式不同。但是片段4並沒有去獲取或者實例化Speaker類，而是在greeting函數中直接使用了s。你也許很容易就發現了，在構造函數中有一個s被注入（可能你平時用的是，傳入）。在哪裏注入的呢？請回頭看一下代碼片段1，這就是使用容器的好處，由容器來維護各個類之間的依賴關係（一般通過Setter來注入依賴，而不是構造函數，我這裏是爲了簡化示例代碼）。Greeting並不需要關心Speaker是哪裏來的或是從哪裏獲得Speaker，只需要關注自己分內的事情，也就是讓Speaker說一句問候的話。
    3、    AOP
    AOP全稱是Aspect-Oriented Programming，中文翻譯是面向方面的編程或者面向切面的編程。你應該熟悉面向過程的編程，面向對象的編程，但是面向切面的編程你也許是第一次聽說。其實這些概念聽起來很玄，說到底也就是一句話的事情。
    現在的系統往往強調減小模塊之間的耦合度，AOP技術就是用來幫助實現這一目標的。舉例來說，假如上文的Greeting系統含有日誌模塊，安全模塊，事務管理模塊，那麼每一次greet的時候，都會有這三個模塊參與，以日誌模塊爲例，每次greet之後，都要記錄下greet的內容。而對於Speaker或者Greeting對象來說，它們並不知道自己的行爲被記錄下來了，它們還是像以前一樣的工作，並沒有任何區別。只是容器控制了日誌行爲。如果這裏你有點糊塗，沒關係，等講到具體Spring配置和實現的時候你就明白了。
    假如我們現在爲Greeting系統加入一個Valediction功能，那麼AOP模式的系統結構如下：
    GRETTING
    VALEDITION
          
    日誌 安全 事務
    
    這些模塊是貫穿在整個系統中的，爲系統的不同的功能提供服務，可以稱每個模塊是一個“切面”。其實“切面”是一種抽象，把系統不同部分的公共行爲抽取出來形成一個獨立的模塊，並且在適當的地方（也就是切入點，後文會解釋）把這些被抽取出來的功能再插入系統的不同部分。
    從某種角度上來講“切面”是一個非常形象的描述，它好像在系統的功能之上橫切一刀，要想讓系統的功能繼續，就必須先過了這個切面。這些切面監視並攔截系統的行爲，在某些（被指定的）行爲執行之前或之後執行一些附加的任務（比如記錄日誌）。而系統的功能流程（比如Greeting）並不知道這些切面的存在，更不依賴於這些切面，這樣就降低了系統模塊之間的耦合度。<br

三、    Spring初體驗
這一節我用一個具體的例子Greeting，來說明使用Spring開發的一般流程和方法，以及Spring配置文件的寫法。
首先創建一個Speaker類，你可以把這個類看做是POJO。
代碼片段5：

1. public class Speaker 
2. {
3.     public void sayHello()
4.     {
5.         System.out.println("Hello!");
6.     }
7. }

再創建一個Greeting類。
代碼片段6：

1. public class Greeting 
2. {
3.     private Speaker speaker;
4.     public void setSpeaker(Speaker speaker)
5.     {
6.         this.speaker = speaker;
7.     }
8.     public void greet()
9.     {
10.         speaker.sayHello();
11.     }
12. }

然後要創建一個Spring的配置文件把這兩個類關聯起來。
代碼片段7（applicationContext.xml）：

1. "1.0" encoding="UTF-8"?>
2. "-//SPRING//DTD BEAN//EN" 
3.     "http://www.springframework.org/dtd/spring-beans.dtd">
4.  
6.     <bean id="Speaker" class="Speaker">
7.     <bean id="Greeting" class="Greeting">
8.         <property name="speaker">
9.             <ref bean="Speaker"/>
10.         
11.     
12. 要用Spring Framework必須把Spring的包加入到Classpath中，我用的是Eclipse+MyEclipse，這些工作是自動完成的。推薦用Spring的配置文件編輯器來編輯，純手工編寫很容易出錯。我先分析一下這個xml文件的結構，然後再做測試。從節點開始，先聲明瞭兩個，第二個bean有一個speaker屬性（property）要求被注入，注入的內容是另外一個bean Speaker。這裏的命名是符合JavaBean規範的，也就是說如果是speaker屬性，那麼Spring容器就會調用setSpeaker()來注入這個屬性。是reference的意思，表示引用另外一個bean。
    下面看一段簡單的測試代碼：
    代碼片段8：
    
    1. public static void main(String[] args) 
    2. {
    3.         ApplicationContext context = 
    4.             New ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
    5.         Greeting greeting = (Greeting)context.getBean("Greeting");
    6.         greeting.greet();
    7. }
    
    這段代碼很簡單，如果你上文都看懂了，那麼這裏應該沒有問題。值得注意的是Spring有兩種方式來創建容器（我們不再用上文我們自己編寫的Container），一種是ApplicationContext，另外一種是BeanFactory。ApplicationContext更強大一些，而且使用上兩者沒有太大區別，所以一般說來都用ApplicationContext。Spring容器幫助我們維護我們在配置文件中聲明的Bean以及它們之間的依賴關係，我們的Bean只需要關注自己的核心業務。
    
    四、    面向接口的編程
    看了這麼多，也許你並沒有覺得Spring給開發帶來了很多便利。那是因爲我舉的例子還不能突出Spring的優越之處，接下來我將通過接口編程來體現Spring的強大。
    假如現在要求擴展Greeting的功能，要讓Speaker用不同的語言來問候，也就是說有不同的Speaker，比如ChineseSpeaker, EnglishSpeaker。那麼對上文提到的三種編碼方式（代碼片段2、3、4）分別加以修改，你會發現很麻煩。假如下次又要加入一個西班牙語，又得重複勞動。很自然的會考慮到使用一個ISpeaker接口來簡化工作,，更改後的代碼如下（這裏沒有列出接口的相關代碼，我想你應該明白怎麼寫）：         
    
    代碼片段9：
    
    1. public void greet()
    2. {
    3. ISpeaker s = new ChineseSpeaker();
    4. s.sayHello();
    5. }
    
    代碼片段10：
    
    1. public void greet()
    2. {
    3. ISpeaker s = (ISpeaker)context.lookup("ejb/ChineseSpeaker");
    4. s.sayHello();
    5. }

代碼片段11：

1. public class Greeting 
2. {
3.     public ISpeaker s;
4.     public Greet(ISpeaker s)
5.     {
6.         this.s = s;
7.     }
8.     public void greet()
9.     {
10.         s.sayHello();
11.     }
12. }

對比三段代碼，你會發現，第一種方法還是把具體的Speaker硬編碼到代碼中了，第二中方法稍微好一點，但是沒有本質改變，而第三種方法就不一樣了，代碼中並沒有關於具體Speaker的信息。也就是說，如果下次還有什麼改動的話，第三種方法的Greeting類是不需要修改，編譯的。根據上文Spring的使用介紹，只需要改動xml文件就能給Greeting注入不同的Speaker了，這樣代碼的擴展性是不是提高了很多？
關於Spring的接口編程還有很多東西可以去挖掘，後文還會提到有關Spring Proxy的接口編程，我這裏先介紹這麼多，有興趣話可以去google更多的資料。

五、    應用Spring中的切面
Spring生來支持AOP，首先來看幾個概念：
1、    切面（Aspect）：切面是系統中抽象出來的的某一個功能模塊，上文已經有過介紹，這裏不再多說。
2、    通知（Advice）：通知是切面的具體實現。也就是說你的切面要完成什麼功能，具體怎麼做就是在通知裏面完成的。這個名稱似乎有點讓人費解，等後面看了代碼就明白了。
3、    切入點（Pointcut）：切入點定義了通知應該應用到系統的哪些地方。Spring只能控制到方法（有的AOP框架可以控制到屬性），也就是說你能在方法調用之前或者之後選擇切入，執行額外的操作。
4、    目標對象（Target）：目標對象是被通知的對象。它可以是任何類，包括你自己編寫的或者第三方類。有了AOP以後，目標對象就只需要關注自己的核心業務，其他的功能，比如日誌，就由AOP框架支持完成。
5、    代理（Proxy）：簡單的講，代理就是將通知應用到目標對象後產生的對象。Spring在運行時會給每個目標對象生成一個代理對象，以後所有對目標對象的操作都會通過代理對象來完成。只有這樣通知纔可能切入目標對象。對系統的其他部分來說，這個過程是透明的，也就是看起來跟沒用代理一樣。
我爲了簡化，只介紹這5個概念。通過這幾個概念應該能夠理解Spring的切面編程了。如果需要深入瞭解Spring AOP的話再去學習其他概念也很快的。
下面通過一個實際的例子來說明Spring的切面編程。繼續上文Greeting的例子，我們想在Speaker每次說話之前記錄Speaker被調用了。
首先創建一個LogAdvice類：
代碼片段12：

1. public class LogAdvice implements MethodBeforeAdvice 
2. {
3.     public void before(Method arg0, Object[] arg1, Object arg2)throws Throwable 
4.     {
5.         System.out.println("Speaker called!");
6.     }
7. } 這裏涉及到一個類，MethodBeforeAdvice，這個類是Spring類庫提供的，類似的還有AfterReturningAdvice等等，從字面就能理解它們的含義。先不急着理解這個類，我稍後解釋。我們繼續看如何把這個類應用到我們的系統中去。
   代碼片段13：
   
   2.     <bean id="Speaker" class="Speaker"/>
   3.     <bean id="Greeting" class="Greeting">
   4.         <property name="speaker">
   5.             <ref bean="SpeakerProxy"/>
   6.         
   7.     
   8.     <bean id="LogAdvice" class="LogAdvice"/>
   9.     <bean id="SpeakerProxy" class="org.springframework.aop.framework.ProxyFactoryBean">
   10.         <property name="proxyInterfaces">
   11.             ISpeaker
   12.         
   13.         <property name="interceptorNames">
   14.             
   15.                 LogAdvice
   16.             
   17.         
   18.         <property name="target">
   19.             <ref local="Speaker"/>

可以看到我們的配置文件中多了兩個bean，一個LogAdvice，另外一個SpeakerProxy。LogAdvice很簡單。我着重分析一下SpeakerProxy。這個Bean實際上是由Spring提供的ProxyFactoryBean實現。下面定義了三個依賴注入的屬性。
1、    proxyInterfactes：這個屬性定義了這個Proxy要實現哪些接口，可以是一個，也可以是多個（多個的話，要用list標籤）。我前面講過Proxy是在運行是動態創建的，那麼這個屬性就告訴Spring創建這個Proxy的時候實現哪些接口。
2、    interceptorNames：這個屬性定義了Proxy被切入了哪些通知，這裏只有一個LogAdvice。
3、    target：這個屬性定義了被代理的對象。在這個例子中target是Speaker。
這樣的定義實際上約束了被代理的對象必須實現一個接口，這與上文講的面向接口的編程有點類似。其實可以這樣理解，接口的定義可以讓系統的其他部分不受影響，以前用ISpeaker接口來調用，現在加入了Proxy還是一樣的。但實際上內容已經不一樣了，以前是Speaker，現在是一個Proxy。而target屬性讓proxy知道具體的方法實現在哪裏。Proxy可以看作是target的一個包裝。當然Spring並沒有強制要求用接口，通過CGLIB（一個高效的代碼生成開源類庫）也可以直接根據目標對象生成子類，但這種方式並不推薦。
我們還像以前一樣的測試我們的Greeting系統，測試代碼和代碼片段8是一樣的。運行結果如下：
Speaker called!
Hello!
看到效果了吧！而且你可以發現，我們加入Log功能並沒有改變以前的代碼，甚至測試代碼都沒有改變，這就是AOP的魅力所在！我們更改的只是配置文件。
下面解釋一下剛纔落下的MethodBeforeAdvice。關於這個類我並不詳細介紹，因爲這涉及到Spring中的另外一個概念“連接點（Jointpoint）”，我詳細介紹一個before這個方法。這個方法有三個參數arg0表示目標對象在哪個點被切入了，既然是MethodBeforeAdvice，那當然是在Method之前被切入了。那麼arg0就是表示的那個Method。第二個參數arg1是Method的參數，所以類型是Object[]。第三個參數就是目標對象了，在Greeting例子中arg2的類型實際上是Speaker。
在Greeting例子中，我們並沒有指定目標對象的哪些方法要被切入，而是默認切入所有方法調用（雖然Speaker只有一個方法）。通過自定義Pointcut，可以控制切入點，我這裏不再介紹了，因爲這並不影響理解Spring AOP，有興趣的話去google一下就知道了。

六、實戰Spring
雖然這部分取名爲“實戰Spring”，但實際上我並不打算在這裏介紹實際開發Spring的內容，因爲我寫這篇文章的目的是介紹Spring的概念和用Spring開發的思路，而不是有關Spring的實踐和詳細介紹。文中介紹的內容和用Spring做實際開發還相去甚遠。之所以取名“實戰Spring”是我覺得理解了上文講的內容以後，可以開始爲深入學習Spring和學習如何在項目中應用Spring了。
要系統的學習Spring還是需要閱讀一本詳細介紹Spring的書，我推薦Spring in Action，因爲我看的就是這本書。希望這篇文章能爲你係統的學習Spring掃除一些障礙。