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外观

Spring

约 2804 字大约 9 分钟

面试Spring框架

2025-03-13

Spring

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。

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 支持 IoC（Inversion 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，提高开发效率。最核心的功能是 IoC 和 AOP。

列举一些重要的 Spring 模块？

Core Container

Spring 框架的核心模块，也可以说是基础模块，主要提供 IoC 依赖注入功能的支持。Spring 其他所有的功能基本都需要依赖于该模块，我们从上面那张 Spring 各个模块的依赖关系图就可以看出来。

  • spring-core：Spring 框架基本的核心工具类。
  • spring-beans：提供对 bean 的创建、配置和管理等功能的支持。
  • spring-context：提供对国际化、事件传播、资源加载等功能的支持。
  • spring-expression：提供对表达式语言（Spring Expression Language） SpEL 的支持，只依赖于 core 模块，不依赖于其他模块，可以单独使用。

AOP

  • 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-instrument：提供了为 JVM 添加代理（agent）的功能。 具体来讲，它为 Tomcat 提供了一个织入代理，能够为 Tomcat 传递类文 件，就像这些文件是被类加载器加载的一样。没有理解也没关系，这个模块的使用场景非常有限。

Data Access/Integration

  • 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、JPA、iBatis 等 ORM 框架的支持。
  • spring-oxm：提供一个抽象层支撑 OXM(Object-to-XML-Mapping)，例如：JAXB、Castor、XMLBeans、JiBX 和 XStream 等。
  • spring-jms : 消息服务。自 Spring Framework 4.1 以后，它还提供了对 spring-messaging 模块的继承。

Spring Web

  • 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。

Messaging

spring-messaging 是从 Spring4.0 开始新加入的一个模块，主要职责是为 Spring 框架集成一些基础的报文传送应用。

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。

谈谈自己对于 Spring IoC 和 AOP 的理解

IoC

IoC（Inversion 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 Spring 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。

AOP

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：

Spring Bean 的生命周期说一下

  1. 创建 Bean 的实例：Bean 容器首先会找到配置文件中的 Bean 定义，然后使用 Java 反射 API 来创建 Bean 的实例。
  2. Bean 属性赋值/填充：为 Bean 设置相关属性和依赖，例如 @Autowired 等注解注入的对象、@Value 注入的值、setter 方法或构造函数注入依赖和值、@Resource 注入的各种资源。
  3. Bean 初始化：
    • 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。
  4. 销毁 Bean：销毁并不是说要立马把 Bean 给销毁掉，而是把 Bean 的销毁方法先记录下来，将来需要销毁 Bean 或者销毁容器的时候，就调用这些方法去释放 Bean 所持有的资源。
    • 如果 Bean 实现了 DisposableBean 接口，执行 destroy() 方法。
    • 如果 Bean 在配置文件中的定义包含 destroy-method 属性，执行指定的 Bean 销毁方法。或者，也可以直接通过@PreDestroy 注解标记 Bean 销毁之前执行的方法。

AbstractAutowireCapableBeanFactory 的 doCreateBean() 方法中能看到依次执行了这 4 个阶段：

protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)
    throws BeanCreationException {

    // 1. 创建 Bean 的实例
    BeanWrapper instanceWrapper = null;
    if (instanceWrapper == null) {
        instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
    }

    Object exposedObject = bean;
    try {
        // 2. Bean 属性赋值/填充
        populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
        // 3. Bean 初始化
        exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
    }

    // 4. 销毁 Bean-注册回调接口
    try {
        registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
    }

    return exposedObject;
}

Aware 接口能让 Bean 能拿到 Spring 容器资源。

Spring 中提供的 Aware 接口主要有：

  1. BeanNameAware：注入当前 bean 对应 beanName；
  2. BeanClassLoaderAware：注入加载当前 bean 的 ClassLoader；
  3. BeanFactoryAware：注入当前 BeanFactory 容器的引用。

BeanPostProcessor 接口是 Spring 为修改 Bean 提供的强大扩展点。

public interface BeanPostProcessor {

	// 初始化前置处理
	default Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
		return bean;
	}

	// 初始化后置处理
	default Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
		return bean;
	}

}
  • postProcessBeforeInitialization：Bean 实例化、属性注入完成后， InitializingBean#afterPropertiesSet 方法以及自定义的 init-method 方法之前执行；
  • postProcessAfterInitialization：类似于上面，不过是在 InitializingBean#afterPropertiesSet 方法以及自定义的 init-method 方法之后执行。

InitializingBean 和 init-method 是 Spring 为 Bean 初始化提供的扩展点。

public interface InitializingBean {
 // 初始化逻辑
	void afterPropertiesSet() throws Exception;
}

指定 init-method 方法，指定初始化方法：

<?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="demo" class="com.chaycao.Demo" init-method="init()"/>

</beans>

如何记忆呢？

  1. 整体上可以简单分为四步：实例化 —> 属性赋值 —> 初始化 —> 销毁。
  2. 初始化这一步涉及到的步骤比较多，包含 Aware 接口的依赖注入、BeanPostProcessor 在初始化前后的处理以及 InitializingBean 和 init-method 的初始化操作。
  3. 销毁这一步会注册相关销毁回调接口，最后通过DisposableBean 和 destory-method 进行销毁。

图源：如何记忆 Spring Bean 的生命周期

Spring 中的 bean 的作用域有哪些？

Spring 中 Bean 的作用域通常有下面几种：

  • singleton : IoC 容器中只有唯一的 bean 实例。Spring 中的 bean 默认都是单例的，是对单例设计模式的应用。
  • prototype : 每次获取都会创建一个新的 bean 实例。也就是说，连续 getBean() 两次，得到的是不同的 Bean 实例。
  • request （仅 Web 应用可用）: 每一次 HTTP 请求都会产生一个新的 bean（请求 bean），该 bean 仅在当前 HTTP request 内有效。
  • session （仅 Web 应用可用） : 每一次来自新 session 的 HTTP 请求都会产生一个新的 bean（会话 bean），该 bean 仅在当前 HTTP session 内有效。
  • application/global-session （仅 Web 应用可用）：每个 Web 应用在启动时创建一个 Bean（应用 Bean），该 bean 仅在当前应用启动时间内有效。
  • websocket （仅 Web 应用可用）：每一次 WebSocket 会话产生一个新的 bean。

如何配置 bean 的作用域呢？

xml 方式：

<bean id="..." class="..." scope="singleton"></bean>

注解方式：

@Bean
@Scope(value = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
public Person personPrototype() {
    return new Person();
}

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    于 2025/3/5