Spring常见问题总结

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# Spring常见问题总结

这篇文章主要是想通过一些问题,加深大家对于 Spring 的理解,所以不会涉及太多的代码!

下面的很多问题我自己在使用 Spring 的过程中也并没有注意,自己也是临时查阅了很多资料和书籍补上的。网上也有一些很多关于 Spring 常见问题/面试题整理的文章,我感觉大部分都是互相 copy,而且很多问题也不是很好,有些回答也存在问题。所以,自己花了一周的业余时间整理了一下,希望对大家有帮助。

# 什么是 Spring 框架?

Spring 是一款开源的轻量级 Java 开发框架,旨在提高开发人员的开发效率以及系统的可维护性。

Spring 翻译过来就是春天的意思,可见其目标和使命就是为 Java 程序员带来春天啊!感动!

题外话 : 语言的流行通常需要一个杀手级的应用,Spring 就是 Java 生态的一个杀手级的应用框架。

我们一般说 Spring 框架指的都是 Spring Framework,它是很多模块的集合,使用这些模块可以很方便地协助我们进行开发。

比如说 Spring 自带 IoC(Inverse of Control:控制反转) 和 AOP(Aspect-Oriented Programming:面向切面编程)、可以很方便地对数据库进行访问、可以很方便地集成第三方组件(电子邮件,任务,调度,缓存等等)、对单元测试支持比较好、支持 RESTful Java 应用程序的开发。

Spring 最核心的思想就是不重新造轮子,开箱即用!

Spring 提供的核心功能主要是 IoC 和 AOP。学习 Spring ,一定要把 IoC 和 AOP 的核心思想搞懂!

# 列举一些重要的 Spring 模块?

下图对应的是 Spring4.x 版本。目前最新的 5.x 版本中 Web 模块的 Portlet 组件已经被废弃掉,同时增加了用于异步响应式处理的 WebFlux 组件。

Spring主要模块

Spring Core

核心模块, Spring 其他所有的功能基本都需要依赖于该类库,主要提供 IoC 依赖注入功能的支持。

Spring Aspects

该模块为与 AspectJ 的集成提供支持。

Spring AOP

提供了面向切面的编程实现。

Spring Data Access/Integration :

Spring Data Access/Integration 由 5 个模块组成:

  • spring-jdbc : 提供了对数据库访问的抽象 JDBC。不同的数据库都有自己独立的 API 用于操作数据库,而 Java 程序只需要和 JDBC API 交互,这样就屏蔽了数据库的影响。
  • spring-tx : 提供对事务的支持。
  • spring-orm : 提供对 Hibernate 等 ORM 框架的支持。
  • spring-oxm : 提供对 Castor 等 OXM 框架的支持。
  • spring-jms : Java 消息服务。

Spring Web

Spring Web 由 4 个模块组成:

  • spring-web :对 Web 功能的实现提供一些最基础的支持。
  • spring-webmvc : 提供对 Spring MVC 的实现。
  • spring-websocket : 提供了对 WebSocket 的支持,WebSocket 可以让客户端和服务端进行双向通信。
  • spring-webflux :提供对 WebFlux 的支持。WebFlux 是 Spring Framework 5.0 中引入的新的响应式框架。与 Spring MVC 不同,它不需要 Servlet API,是完全异步.

Spring Test

Spring 团队提倡测试驱动开发(TDD)。有了控制反转 (IoC)的帮助,单元测试和集成测试变得更简单。

Spring 的测试模块对 JUnit(单元测试框架)、TestNG(类似 JUnit)、Mockito(主要用来 Mock 对象)、PowerMock(解决 Mockito 的问题比如无法模拟 final, static, private 方法)等等常用的测试框架支持的都比较好。

# Spring IOC & AOP

# 谈谈自己对于 Spring IoC 的了解

IoC(Inverse of Control:控制反转) 是一种设计思想,而不是一个具体的技术实现。IoC 的思想就是将原本在程序中手动创建对象的控制权,交由 Spring 框架来管理。不过, IoC 并非 Spirng 特有,在其他语言中也有应用。

为什么叫控制反转?

  • 控制 :指的是对象创建(实例化、管理)的权力
  • 反转 :控制权交给外部环境(Spring 框架、IoC 容器)

将对象之间的相互依赖关系交给 IoC 容器来管理,并由 IoC 容器完成对象的注入。这样可以很大程度上简化应用的开发,把应用从复杂的依赖关系中解放出来。 IoC 容器就像是一个工厂一样,当我们需要创建一个对象的时候,只需要配置好配置文件/注解即可,完全不用考虑对象是如何被创建出来的。

在实际项目中一个 Service 类可能依赖了很多其他的类,假如我们需要实例化这个 Service,你可能要每次都要搞清这个 Service 所有底层类的构造函数,这可能会把人逼疯。如果利用 IoC 的话,你只需要配置好,然后在需要的地方引用就行了,这大大增加了项目的可维护性且降低了开发难度。

在 Spring 中, IoC 容器是 Spring 用来实现 IoC 的载体, IoC 容器实际上就是个 Map(key,value),Map 中存放的是各种对象。

Spring 时代我们一般通过 XML 文件来配置 Bean,后来开发人员觉得 XML 文件来配置不太好,于是 SpringBoot 注解配置就慢慢开始流行起来。

相关阅读:

# 谈谈自己对于 AOP 的了解

AOP(Aspect-Oriented Programming:面向切面编程)能够将那些与业务无关,却为业务模块所共同调用的逻辑或责任(例如事务处理、日志管理、权限控制等)封装起来,便于减少系统的重复代码,降低模块间的耦合度,并有利于未来的可拓展性和可维护性。

Spring AOP 就是基于动态代理的,如果要代理的对象,实现了某个接口,那么 Spring AOP 会使用 JDK Proxy,去创建代理对象,而对于没有实现接口的对象,就无法使用 JDK Proxy 去进行代理了,这时候 Spring AOP 会使用 Cglib 生成一个被代理对象的子类来作为代理,如下图所示:

SpringAOPProcess

当然你也可以使用 AspectJ !Spring AOP 已经集成了 AspectJ ,AspectJ 应该算的上是 Java 生态系统中最完整的 AOP 框架了。

# Spring AOP 和 AspectJ AOP 有什么区别?

Spring AOP 属于运行时增强,而 AspectJ 是编译时增强。 Spring AOP 基于代理(Proxying),而 AspectJ 基于字节码操作(Bytecode Manipulation)。

Spring AOP 已经集成了 AspectJ ,AspectJ 应该算的上是 Java 生态系统中最完整的 AOP 框架了。AspectJ 相比于 Spring AOP 功能更加强大,但是 Spring AOP 相对来说更简单,

如果我们的切面比较少,那么两者性能差异不大。但是,当切面太多的话,最好选择 AspectJ ,它比 Spring AOP 快很多。

# Spring bean

# 什么是 bean?

简单来说,bean 代指的就是那些被 IoC 容器所管理的对象。

我们需要告诉 IoC 容器帮助我们管理哪些对象,这个是通过配置元数据来定义的。配置元数据可以是 XML 文件、注解或者 Java 配置类。

<!-- Constructor-arg with 'value' attribute -->
<bean id="..." class="...">
   <constructor-arg value="..."/>
</bean>
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下图简单地展示了 IoC 容器如何使用配置元数据来管理对象。

org.springframework.beansorg.springframework.context 这两个包是 IoC 实现的基础,如果想要研究 IoC 相关的源码的话,可以去看看

# bean 的作用域有哪些?

Spring 中 Bean 的作用域通常有下面几种:

  • singleton : 唯一 bean 实例,Spring 中的 bean 默认都是单例的,对单例设计模式的应用。
  • prototype : 每次请求都会创建一个新的 bean 实例。
  • request : 每一次 HTTP 请求都会产生一个新的 bean,该 bean 仅在当前 HTTP request 内有效。
  • session : 每一次来自新 session 的 HTTP 请求都会产生一个新的 bean,该 bean 仅在当前 HTTP session 内有效。
  • global-session : 全局 session 作用域,仅仅在基于 portlet 的 web 应用中才有意义,Spring5 已经没有了。Portlet 是能够生成语义代码(例如:HTML)片段的小型 Java Web 插件。它们基于 portlet 容器,可以像 servlet 一样处理 HTTP 请求。但是,与 servlet 不同,每个 portlet 都有不同的会话。

如何配置 bean 的作用域呢?

xml 方式:

<bean id="..." class="..." scope="singleton"></bean>
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注解方式:

@Bean
@Scope(value = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
public Person personPrototype() {
    return new Person();
}
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# 单例 bean 的线程安全问题了解吗?

大部分时候我们并没有在项目中使用多线程,所以很少有人会关注这个问题。单例 bean 存在线程问题,主要是因为当多个线程操作同一个对象的时候是存在资源竞争的。

常见的有两种解决办法:

  1. 在 bean 中尽量避免定义可变的成员变量。
  2. 在类中定义一个 ThreadLocal 成员变量,将需要的可变成员变量保存在 ThreadLocal 中(推荐的一种方式)。

不过,大部分 bean 实际都是无状态(没有实例变量)的(比如 Dao、Service),这种情况下, bean 是线程安全的。

# @Component 和 @Bean 的区别是什么?

  1. @Component 注解作用于类,而@Bean注解作用于方法。
  2. @Component通常是通过类路径扫描来自动侦测以及自动装配到 Spring 容器中(我们可以使用 @ComponentScan 注解定义要扫描的路径从中找出标识了需要装配的类自动装配到 Spring 的 bean 容器中)。@Bean 注解通常是我们在标有该注解的方法中定义产生这个 bean,@Bean告诉了 Spring 这是某个类的实例,当我需要用它的时候还给我。
  3. @Bean 注解比 @Component 注解的自定义性更强,而且很多地方我们只能通过 @Bean 注解来注册 bean。比如当我们引用第三方库中的类需要装配到 Spring容器时,则只能通过 @Bean来实现。

@Bean注解使用示例:

@Configuration
public class AppConfig {
    @Bean
    public TransferService transferService() {
        return new TransferServiceImpl();
    }

}
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上面的代码相当于下面的 xml 配置

<beans>
    <bean id="transferService" class="com.acme.TransferServiceImpl"/>
</beans>
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下面这个例子是通过 @Component 无法实现的。

@Bean
public OneService getService(status) {
    case (status)  {
        when 1:
                return new serviceImpl1();
        when 2:
                return new serviceImpl2();
        when 3:
                return new serviceImpl3();
    }
}
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# 将一个类声明为 bean 的注解有哪些?

我们一般使用 @Autowired 注解自动装配 bean,要想把类标识成可用于 @Autowired 注解自动装配的 bean 的类,采用以下注解可实现:

  • @Component :通用的注解,可标注任意类为 Spring 组件。如果一个 Bean 不知道属于哪个层,可以使用@Component 注解标注。
  • @Repository : 对应持久层即 Dao 层,主要用于数据库相关操作。
  • @Service : 对应服务层,主要涉及一些复杂的逻辑,需要用到 Dao 层。
  • @Controller : 对应 Spring MVC 控制层,主要用户接受用户请求并调用 Service 层返回数据给前端页面。

# bean 的生命周期?

下面的内容整理自:https://yemengying.com/2016/07/14/spring-bean-life-cycle/ (opens new window) ,除了这篇文章,再推荐一篇很不错的文章 :https://www.cnblogs.com/zrtqsk/p/3735273.html (opens new window)

  • Bean 容器找到配置文件中 Spring Bean 的定义。
  • Bean 容器利用 Java Reflection API 创建一个 Bean 的实例。
  • 如果涉及到一些属性值 利用 set()方法设置一些属性值。
  • 如果 Bean 实现了 BeanNameAware 接口,调用 setBeanName()方法,传入 Bean 的名字。
  • 如果 Bean 实现了 BeanClassLoaderAware 接口,调用 setBeanClassLoader()方法,传入 ClassLoader对象的实例。
  • 如果 Bean 实现了 BeanFactoryAware 接口,调用 setBeanFactory()方法,传入 BeanFactory对象的实例。
  • 与上面的类似,如果实现了其他 *.Aware接口,就调用相应的方法。
  • 如果有和加载这个 Bean 的 Spring 容器相关的 BeanPostProcessor 对象,执行postProcessBeforeInitialization() 方法
  • 如果 Bean 实现了InitializingBean接口,执行afterPropertiesSet()方法。
  • 如果 Bean 在配置文件中的定义包含 init-method 属性,执行指定的方法。
  • 如果有和加载这个 Bean 的 Spring 容器相关的 BeanPostProcessor 对象,执行postProcessAfterInitialization() 方法
  • 当要销毁 Bean 的时候,如果 Bean 实现了 DisposableBean 接口,执行 destroy() 方法。
  • 当要销毁 Bean 的时候,如果 Bean 在配置文件中的定义包含 destroy-method 属性,执行指定的方法。

图示:

Spring Bean 生命周期

与之比较类似的中文版本:

Spring Bean 生命周期

# Spring MVC

# 说说自己对于 Spring MVC 了解?

MVC 是模型(Model)、视图(View)、控制器(Controller)的简写,其核心思想是通过将业务逻辑、数据、显示分离来组织代码。

网上有很多人说 MVC 不是设计模式,只是软件设计规范,我个人更倾向于 MVC 同样是众多设计模式中的一种。java-design-patterns (opens new window) 项目中就有关于 MVC 的相关介绍。

想要真正理解 Spring MVC,我们先来看看 Model 1 和 Model 2 这两个没有 Spring MVC 的时代。

Model 1 时代

很多学 Java 后端比较晚的朋友可能并没有接触过 Model 1 时代下的 JavaWeb 应用开发。在 Model1 模式下,整个 Web 应用几乎全部用 JSP 页面组成,只用少量的 JavaBean 来处理数据库连接、访问等操作。

这个模式下 JSP 即是控制层(Controller)又是表现层(View)。显而易见,这种模式存在很多问题。比如控制逻辑和表现逻辑混杂在一起,导致代码重用率极低;再比如前端和后端相互依赖,难以进行测试维护并且开发效率极低。

mvc-mode1

Model 2 时代

学过 Servlet 并做过相关 Demo 的朋友应该了解“Java Bean(Model)+ JSP(View)+Servlet(Controller) ”这种开发模式,这就是早期的 JavaWeb MVC 开发模式。

  • Model:系统涉及的数据,也就是 dao 和 bean。
  • View:展示模型中的数据,只是用来展示。
  • Controller:处理用户请求都发送给 ,返回数据给 JSP 并展示给用户。

Model2 模式下还存在很多问题,Model2 的抽象和封装程度还远远不够,使用 Model2 进行开发时不可避免地会重复造轮子,这就大大降低了程序的可维护性和复用性。

于是,很多 JavaWeb 开发相关的 MVC 框架应运而生比如 Struts2,但是 Struts2 比较笨重。

Spring MVC 时代

随着 Spring 轻量级开发框架的流行,Spring 生态圈出现了 Spring MVC 框架, Spring MVC 是当前最优秀的 MVC 框架。相比于 Struts2 , Spring MVC 使用更加简单和方便,开发效率更高,并且 Spring MVC 运行速度更快。

MVC 是一种设计模式,Spring MVC 是一款很优秀的 MVC 框架。Spring MVC 可以帮助我们进行更简洁的 Web 层的开发,并且它天生与 Spring 框架集成。Spring MVC 下我们一般把后端项目分为 Service 层(处理业务)、Dao 层(数据库操作)、Entity 层(实体类)、Controller 层(控制层,返回数据给前台页面)。

# SpringMVC 工作原理了解吗?

Spring MVC 原理如下图所示:

SpringMVC 工作原理的图解我没有自己画,直接图省事在网上找了一个非常清晰直观的,原出处不明。

流程说明(重要):

  1. 客户端(浏览器)发送请求,直接请求到 DispatcherServlet
  2. DispatcherServlet 根据请求信息调用 HandlerMapping,解析请求对应的 Handler
  3. 解析到对应的 Handler(也就是我们平常说的 Controller 控制器)后,开始由 HandlerAdapter 适配器处理。
  4. HandlerAdapter 会根据 Handler来调用真正的处理器开处理请求,并处理相应的业务逻辑。
  5. 处理器处理完业务后,会返回一个 ModelAndView 对象,Model 是返回的数据对象,View 是个逻辑上的 View
  6. ViewResolver 会根据逻辑 View 查找实际的 View
  7. DispaterServlet 把返回的 Model 传给 View(视图渲染)。
  8. View 返回给请求者(浏览器)

# Spring 框架中用到了哪些设计模式?

关于下面一些设计模式的详细介绍,可以看笔主前段时间的原创文章《面试官:“谈谈 Spring 中都用到了那些设计模式?”。》 (opens new window)

  • 工厂设计模式 : Spring 使用工厂模式通过 BeanFactoryApplicationContext 创建 bean 对象。
  • 代理设计模式 : Spring AOP 功能的实现。
  • 单例设计模式 : Spring 中的 Bean 默认都是单例的。
  • 模板方法模式 : Spring 中 jdbcTemplatehibernateTemplate 等以 Template 结尾的对数据库操作的类,它们就使用到了模板模式。
  • 包装器设计模式 : 我们的项目需要连接多个数据库,而且不同的客户在每次访问中根据需要会去访问不同的数据库。这种模式让我们可以根据客户的需求能够动态切换不同的数据源。
  • 观察者模式: Spring 事件驱动模型就是观察者模式很经典的一个应用。
  • 适配器模式 : Spring AOP 的增强或通知(Advice)使用到了适配器模式、spring MVC 中也是用到了适配器模式适配Controller
  • ......

# Spring 事务

Spring/SpringBoot 模块下专门有一篇是讲 Spring 事务的,总结的非常详细,通俗易懂。

# Spring 管理事务的方式有几种?

  • 编程式事务 : 在代码中硬编码(不推荐使用) : 通过 TransactionTemplate或者 TransactionManager 手动管理事务,实际应用中很少使用,但是对于你理解 Spring 事务管理原理有帮助。
  • 声明式事务 : 在 XML 配置文件中配置或者直接基于注解(推荐使用) : 实际是通过 AOP 实现(基于@Transactional 的全注解方式使用最多)

# Spring 事务中哪几种事务传播行为?

事务传播行为是为了解决业务层方法之间互相调用的事务问题

当事务方法被另一个事务方法调用时,必须指定事务应该如何传播。例如:方法可能继续在现有事务中运行,也可能开启一个新事务,并在自己的事务中运行。

正确的事务传播行为可能的值如下:

1.TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED

使用的最多的一个事务传播行为,我们平时经常使用的@Transactional注解默认使用就是这个事务传播行为。如果当前存在事务,则加入该事务;如果当前没有事务,则创建一个新的事务。

2.TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRES_NEW

创建一个新的事务,如果当前存在事务,则把当前事务挂起。也就是说不管外部方法是否开启事务,Propagation.REQUIRES_NEW修饰的内部方法会新开启自己的事务,且开启的事务相互独立,互不干扰。

3.TransactionDefinition.PROPAGATION_NESTED

如果当前存在事务,则创建一个事务作为当前事务的嵌套事务来运行;如果当前没有事务,则该取值等价于TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED

4.TransactionDefinition.PROPAGATION_MANDATORY

如果当前存在事务,则加入该事务;如果当前没有事务,则抛出异常。(mandatory:强制性)

这个使用的很少。

若是错误的配置以下 3 种事务传播行为,事务将不会发生回滚:

  • TransactionDefinition.PROPAGATION_SUPPORTS: 如果当前存在事务,则加入该事务;如果当前没有事务,则以非事务的方式继续运行。
  • TransactionDefinition.PROPAGATION_NOT_SUPPORTED: 以非事务方式运行,如果当前存在事务,则把当前事务挂起。
  • TransactionDefinition.PROPAGATION_NEVER: 以非事务方式运行,如果当前存在事务,则抛出异常。

# Spring 事务中的隔离级别有哪几种?

和事务传播行为这块一样,为了方便使用,Spring 也相应地定义了一个枚举类:Isolation

public enum Isolation {

    DEFAULT(TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT),

    READ_UNCOMMITTED(TransactionDefinition.ISOLATION_READ_UNCOMMITTED),

    READ_COMMITTED(TransactionDefinition.ISOLATION_READ_COMMITTED),

    REPEATABLE_READ(TransactionDefinition.ISOLATION_REPEATABLE_READ),

    SERIALIZABLE(TransactionDefinition.ISOLATION_SERIALIZABLE);

    private final int value;

    Isolation(int value) {
        this.value = value;
    }

    public int value() {
        return this.value;
    }

}
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下面我依次对每一种事务隔离级别进行介绍:

  • TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT :使用后端数据库默认的隔离级别,MySQL 默认采用的 REPEATABLE_READ 隔离级别 Oracle 默认采用的 READ_COMMITTED 隔离级别.
  • TransactionDefinition.ISOLATION_READ_UNCOMMITTED :最低的隔离级别,使用这个隔离级别很少,因为它允许读取尚未提交的数据变更,可能会导致脏读、幻读或不可重复读
  • TransactionDefinition.ISOLATION_READ_COMMITTED : 允许读取并发事务已经提交的数据,可以阻止脏读,但是幻读或不可重复读仍有可能发生
  • TransactionDefinition.ISOLATION_REPEATABLE_READ : 对同一字段的多次读取结果都是一致的,除非数据是被本身事务自己所修改,可以阻止脏读和不可重复读,但幻读仍有可能发生。
  • TransactionDefinition.ISOLATION_SERIALIZABLE : 最高的隔离级别,完全服从 ACID 的隔离级别。所有的事务依次逐个执行,这样事务之间就完全不可能产生干扰,也就是说,该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读。但是这将严重影响程序的性能。通常情况下也不会用到该级别。

# @Transactional(rollbackFor = Exception.class)注解了解吗?

Exception 分为运行时异常 RuntimeException 和非运行时异常。事务管理对于企业应用来说是至关重要的,即使出现异常情况,它也可以保证数据的一致性。

@Transactional 注解作用于类上时,该类的所有 public 方法将都具有该类型的事务属性,同时,我们也可以在方法级别使用该标注来覆盖类级别的定义。如果类或者方法加了这个注解,那么这个类里面的方法抛出异常,就会回滚,数据库里面的数据也会回滚。

@Transactional 注解中如果不配置rollbackFor属性,那么事务只会在遇到RuntimeException的时候才会回滚,加上 rollbackFor=Exception.class,可以让事务在遇到非运行时异常时也回滚。

# JPA

# 如何使用 JPA 在数据库中非持久化一个字段?

假如我们有下面一个类:

@Entity(name="USER")
public class User {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.AUTO)
    @Column(name = "ID")
    private Long id;

    @Column(name="USER_NAME")
    private String userName;

    @Column(name="PASSWORD")
    private String password;

    private String secrect;

}
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如果我们想让secrect 这个字段不被持久化,也就是不被数据库存储怎么办?我们可以采用下面几种方法:

static String transient1; // not persistent because of static
final String transient2 = "Satish"; // not persistent because of final
transient String transient3; // not persistent because of transient
@Transient
String transient4; // not persistent because of @Transient
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一般使用后面两种方式比较多,我个人使用注解的方式比较多。

# 参考