Spring Framework

Spring 框架简单介绍

我们常说的 Spring 框架，是指 Spring Framework 基础框架。Spring Framework 是整个 Spring 生态（也被称作 Spring 全家桶）的基石。除了 Spring Framework，Spring 全家桶中还有更多基于 Spring Framework 开发出来的、整合更多功能的框架，比如 Spring Boot、Spring Cloud。在 Spring 全家桶中，Spring Framework 是最基础、最底层的一部分。它提供了最基础、最核心的 IoC 和 AOP 功能。当然，它包含的功能还不仅如此，还有其他比如事务管理（Transactions）、MVC 框架（Spring MVC）等很多功能：

在 Spring Framework 中，Spring MVC 出镜率很高，经常被单独拎出来使用。它是支持 Web 开发的 MVC 框架，提供了 URL 路由、Session 管理、模板引擎等跟 Web 开发相关的一系列功能；Spring Boot 是基于 Spring Framework 开发的，它更加专注于微服务开发。之所以名字里带有“Boot”一词，跟它的设计初衷有关，Spring Boot 的设计初衷是快速启动一个项目，利用它可以快速地实现一个项目的开发、部署和运行。Spring Boot 支持的所有功能都是围绕着这个初衷设计的，比如：集成很多第三方开发包、简化配置（比如，规约优于配置）、集成内嵌 Web 容器（比如，Tomcat、Jetty）等；单个的微服务开发，使用 Spring Boot 就足够了，但是，如果要构建整个微服务集群，就需要用到 Spring Cloud 了。Spring Cloud 主要负责微服务集群的服务治理工作，包含很多独立的功能组件，比如 Spring Cloud Sleuth 调用链追踪、Spring Cloud Config 配置中心等。

从 Spring 看框架的作用

利用框架的好处有：解耦业务和非业务开发，让程序员聚焦在业务开发上；隐藏复杂实现细节、降低开发难度、减少代码 Bug；实现代码复用、节省开发时间；规范化标准化项目开发、降低学习和维护成本等等。相比单纯的 CRUD 业务代码开发，非业务代码开发要更难一些。所以，将一些非业务的通用代码开发为框架，在项目中复用，除了节省开发时间之外，也降低了项目开发的难度。除此之外，框架经过多个项目的多次验证，比起每个项目都重新开发，代码的 Bug 会相对少一些。而且，不同的项目使用相同的框架，对于研发人员来说，从一个项目切换到另一个项目的学习成本，也会降低很多。

通过在项目中引入 Spring MVC 开发框架，开发一个 Web 应用，我们只需要创建 Controller、Service、Repository 三层类，在其中填写相应的业务代码，然后做些简单的配置，告知框架 Controller、Service、Repository 类之间的调用关系，剩下的非业务相关的工作，比如，对象的创建、组装、管理，请求的解析、封装，URL 与 Controller 之间的映射，都由框架来完成。不仅如此，如果我们直接引入功能更强大的 Spring Boot，那将应用部署到 Web 容器的工作都省掉了。Spring Boot 内嵌了 Tomcat、Jetty 等 Web 容器。在编写完代码之后，我们用一条命令就能完成项目的部署、运行。

Spring 框架蕴含的设计思想

我们剖析一下 Spring 框架背后的一些经典设计思想（或开发技巧）。这些设计思想并非 Spring 独有，都比较通用，能借鉴应用在很多通用功能模块的设计开发中。

约定优于配置

在使用 Spring 开发的项目中，配置往往会比较复杂、繁琐。比如，我们利用 Spring MVC 来开发 Web 应用，需要配置每个 Controller 类以及 Controller 类中的接口对应的 URL。如何来简化配置呢？一般来讲，有两种方法：

• 基于注解；
• 基于约定；

基于注解的配置方式，我们在指定类上使用指定的注解，来替代集中的 XML 配置。比如，我们使用 @RequestMapping 注解，在 Controller 类或者接口上，标注对应的 URL；使用 @Transaction 注解表明支持事务等。基于约定的配置方式，也常叫作“约定优于配置”（Convention Over Configuration）。通过约定的代码结构或者命名来减少配置，说直白点，就是提供配置的默认值，优先使用默认值，程序员只需要设置那些偏离约定的配置就可以了。实际上，约定优于配置，很好地体现了“二八法则”。在平时的项目开发中，80% 的配置使用默认配置就可以了，只有 20% 的配置必须用户显式地去设置。所以，基于约定来配置，在没有牺牲配置灵活性的前提下，节省了我们大量编写配置的时间，省掉了很多不动脑子的纯体力劳动，提高了开发效率。除此之外，基于相同的约定来做开发，也减少了项目的学习成本和维护成本。

低侵入、松耦合

框架的侵入性是衡量框架好坏的重要指标。所谓低侵入指的是，框架代码很少耦合在业务代码中。低侵入意味着，当我们要替换一个框架的时候，对原有的业务代码改动会很少。相反，如果一个框架是高度侵入的，代码高度侵入到业务代码中，那替换成另一个框架的成本将非常高，甚至几乎不可能。这也是一些长期维护的老项目，使用的框架、技术比较老旧，又无法更新的一个很重要的原因。

Spring 提供的 IoC 容器，在不需要 Bean 继承任何父类或者实现任何接口的情况下，仅仅通过配置，就能将它们纳入进 Spring 的管理中。如果我们换一个 IoC 容器，也只是重新配置一下就可以了，原有的 Bean 都不需要任何修改；除此之外，Spring 提供的 AOP 功能，也体现了低侵入的特性。在项目中，对于非业务功能，比如请求日志、数据采点、安全校验、事务等等，我们没必要将它们侵入进业务代码中。因为一旦侵入，这些代码将分散在各个业务代码中，删除、修改的成本就变得很高。而基于 AOP 这种开发模式，将非业务代码集中放到切面中，删除、修改的成本就变得很低了。

模块化、轻量级

随着不断的发展，Spring 现在也不单单只是一个只包含 IoC 功能的小框架了，它显然已经壮大成了一个“平台”或者叫“生态”，包含了各种五花八门的功能。尽管如此，但它也并没有重蹈覆辙，变成一个像 EJB 那样的庞大难用的框架。这就要归功于 Spring 的模块化设计思想：

从图中我们可以看出，Spring 在分层、模块化方面做得非常好。每个模块都只负责一个相对独立的功能。模块之间关系，仅有上层对下层的依赖关系，而同层之间以及下层对上层，几乎没有依赖和耦合。除此之外，在依赖 Spring 的项目中，开发者可以有选择地引入某几个模块，而不会因为需要一个小的功能，就被强迫引入整个 Spring 框架。所以，尽管 Spring Framework 包含的模块很多，已经有二十几个，但每个模块都非常轻量级，都可以单独拿来使用。正因如此，到现在，Spring 框架仍然可以被称为是一个轻量级的开发框架。

再封装、再抽象

Spring 不仅仅提供了各种 Java 项目开发的常用功能模块，而且还对市面上主流的中间件、系统的访问类库，做了进一步的封装和抽象，提供了更高层次、更统一的访问接口。比如，Spring 提供了 spring-data-redis 模块，对 Redis Java 开发类库（比如 Jedis、Lettuce）做了进一步的封装，适配 Spring 的访问方式，让编程访问 Redis 更加简单。除此之外，JdbcTemplate 也是对 JDBC 的进一步封装和抽象，为的是进一步简化数据库编程。不仅如此，Spring 对 JDBC 异常也做了进一步的封装，封装的数据库异常继承自 DataAccessException 运行时异常。这类异常在开发中无需强制捕获，从而减少了不必要的异常捕获和处理。除此之外，Spring 封装的数据库异常，还屏蔽了不同数据库异常的细节（比如，不同的数据库对同一报错定义了不同的错误码），让异常的处理更加简单。

观察者模式在 Spring 中的应用

Spring 中实现的观察者模式包含三部分：Event 事件（相当于消息）、Listener 监听者（相当于观察者）、Publisher 发送者（相当于被观察者）：

// Event 事件
public class DemoEvent extends ApplicationEvent {
    private String message;

    public DemoEvent(Object source, String message) {
        super(source);
    }

    public String getMessage() {
        return this.message;
    }
}

// Listener 监听者
@Component
public class DemoListener implements ApplicationListener<DemoEvent> {
    @Override
    public void onApplicationEvent(DemoEvent demoEvent) {
        String message = demoEvent.getMessage();
        System.out.println(message);
    }
}

// Publisher 发送者
@Component
public class DemoPublisher {
    @Autowired
    private ApplicationContext applicationContext;

    public void publishEvent(DemoEvent demoEvent) {
        this.applicationContext.publishEvent(demoEvent);
    }
}

从代码中，我们可以看出，框架使用起来并不复杂，主要包含三部分工作：

1. 定义一个继承 ApplicationEvent 的事件（DemoEvent）；
2. 定义一个实现了 ApplicationListener 的监听器（DemoListener）；
3. 定义一个发送者（DemoPublisher），发送者调用 ApplicationContext 来发送事件消息；

其中，ApplicationEvent 和 ApplicationListener 的代码实现都非常简单，内部并不包含太多属性和方法。实际上，它们最大的作用是做类型标识（继承自 ApplicationEvent 的类是事件，实现 ApplicationListener 的类是监听器）：

public abstract class ApplicationEvent extends EventObject {
    private static final long serialVersionUID = 7099057708183571937L;
    private final long timestamp = System.currentTimeMillis();

    public ApplicationEvent(Object source) {
        super(source);
    }

    public final long getTimestamp() {
        return this.timestamp;
    }
}

public class EventObject implements java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 5516075349620653480L;
    protected transient Object  source;

    public EventObject(Object source) {
        if (source == null)
            throw new IllegalArgumentException("null source");
        this.source = source;
    }

    public Object getSource() {
        return source;
    }

    public String toString() {
        return getClass().getName() + "[source=" + source + "]";
    }
}

public interface ApplicationListener<E extends ApplicationEvent> extends EventListener {
    void onApplicationEvent(E var1);
}

观察者需要事先注册到被观察者（JDK 的实现方式）或者事件总线（EventBus 的实现方式）中，Spring 的实现中，观察者注册到了 ApplicationContext 对象中。ApplicationContext 这个类并不只是为观察者模式服务的，它底层依赖 BeanFactory（IoC 的主要实现类），提供应用启动、运行时的上下文信息，是访问这些信息的最顶层接口。实际上，具体到源码来说，ApplicationContext 只是一个接口，具体的代码实现包含在它的实现类 AbstractApplicationContext 中：

public abstract class AbstractApplicationContext extends ... {
    private final Set<ApplicationListener<?>> applicationListeners;
    
    public AbstractApplicationContext() {
        this.applicationListeners = new LinkedHashSet();
        //...
    }
    
    public void publishEvent(ApplicationEvent event) {
        this.publishEvent(event, (ResolvableType)null);
    }

    public void publishEvent(Object event) {
        this.publishEvent(event, (ResolvableType)null);
    }

    protected void publishEvent(Object event, ResolvableType eventType) {
        //...
        Object applicationEvent;
        if (event instanceof ApplicationEvent) {
            applicationEvent = (ApplicationEvent)event;
        } else {
            applicationEvent = new PayloadApplicationEvent(this, event);
            if (eventType == null) {
                eventType = ((PayloadApplicationEvent)applicationEvent).getResolvableType();
            }
        }

        if (this.earlyApplicationEvents != null) {
            this.earlyApplicationEvents.add(applicationEvent);
        } else {
            this.getApplicationEventMulticaster().multicastEvent((ApplicationEvent)applicationEvent, eventType);
        }

        if (this.parent != null) {
            if (this.parent instanceof AbstractApplicationContext) {
                ((AbstractApplicationContext)this.parent).publishEvent(event, eventType);
            } else {
                this.parent.publishEvent(event);
            }
        }
    }
    
    public void addApplicationListener(ApplicationListener<?> listener) {
        Assert.notNull(listener, "ApplicationListener must not be null");
        if (this.applicationEventMulticaster != null) {
            this.applicationEventMulticaster.addApplicationListener(listener);
        } else {
            this.applicationListeners.add(listener);
        }  
    }
    
    public Collection<ApplicationListener<?>> getApplicationListeners() {
        return this.applicationListeners;
    }
    
    protected void registerListeners() {
        Iterator var1 = this.getApplicationListeners().iterator();

        while(var1.hasNext()) {
            ApplicationListener<?> listener = (ApplicationListener)var1.next();
            this.getApplicationEventMulticaster().addApplicationListener(listener);
        }

        String[] listenerBeanNames = this.getBeanNamesForType(ApplicationListener.class, true, false);
        String[] var7 = listenerBeanNames;
        int var3 = listenerBeanNames.length;

        for(int var4 = 0; var4 < var3; ++var4) {
            String listenerBeanName = var7[var4];
            this.getApplicationEventMulticaster().addApplicationListenerBean(listenerBeanName);
        }

        Set<ApplicationEvent> earlyEventsToProcess = this.earlyApplicationEvents;
        this.earlyApplicationEvents = null;
        if (earlyEventsToProcess != null) {
            Iterator var9 = earlyEventsToProcess.iterator();

            while(var9.hasNext()) {
                ApplicationEvent earlyEvent = (ApplicationEvent)var9.next();
                this.getApplicationEventMulticaster().multicastEvent(earlyEvent);
            }
        }
    }
}

从上面的代码中，我们发现，真正的消息发送，实际上是通过 ApplicationEventMulticaster 这个类来完成的。这个类的源码我只摘抄了最关键的一部分，也就是 multicastEvent() 这个消息发送函数。它通过线程池，支持异步非阻塞、同步阻塞这两种类型的观察者模式：

public void multicastEvent(ApplicationEvent event) {
    this.multicastEvent(event, this.resolveDefaultEventType(event));
}

public void multicastEvent(final ApplicationEvent event, ResolvableType eventType) {
    ResolvableType type = eventType != null ? eventType : this.resolveDefaultEventType(event);
    Iterator var4 = this.getApplicationListeners(event, type).iterator();

    while(var4.hasNext()) {
        final ApplicationListener<?> listener = (ApplicationListener)var4.next();
        Executor executor = this.getTaskExecutor();
        if (executor != null) {
            executor.execute(new Runnable() {
                public void run() {
                    SimpleApplicationEventMulticaster.this.invokeListener(listener, event);
                }
            });
        } else {
            this.invokeListener(listener, event);
        }
    }
}

模板模式在 Spring 中的应用

Spring Bean 的创建过程，可以大致分为两大步：

1. 对象的创建；
2. 对象的初始化；

对象的创建是通过反射来动态生成对象，而不是 new 方法。不管是哪种方式，说白了，总归还是调用构造函数来生成对象，没有什么特殊的。对象的初始化有两种实现方式，一种是在类中自定义一个初始化函数，并且通过配置文件，显式地告知 Spring，哪个函数是初始化函数：

public class DemoClass {
    //...
    
    public void initDemo() {
        //...初始化..
    }
}

// 配置：需要通过 init-method 显式地指定初始化方法
<bean id="demoBean" class="com.xzg.cd.DemoClass" init-method="initDemo"></bean>

这种初始化方式有一个缺点，初始化函数并不固定，由用户随意定义，这就需要 Spring 通过反射，在运行时动态地调用这个初始化函数，而反射又会影响代码执行的性能。Spring 提供了另外一个定义初始化函数的方法，那就是让类实现 InitializingBean 接口，这个接口包含一个固定的初始化函数定义（afterPropertiesSet() 函数）。Spring 在初始化 Bean 的时候，可以直接通过 bean.afterPropertiesSet() 的方式，调用 Bean 对象上的这个函数，而不需要使用反射来调用了：

public class DemoClass implements InitializingBean{
    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        //...初始化...      
    }
}

// 配置：不需要显式地指定初始化方法
<bean id="demoBean" class="com.xzg.cd.DemoClass"></bean>

尽管这种实现方式不会用到反射，执行效率提高了，但业务代码（DemoClass）跟框架代码（InitializingBean）耦合在了一起。框架代码侵入到了业务代码中，替换框架的成本就变高了。所以，我并不是太推荐这种写法。实际上，在 Spring 对 Bean 整个生命周期的管理中，还有一个跟初始化相对应的过程，那就是 Bean 的销毁过程。我们知道，在 Java 中，对象的回收是通过 JVM 来自动完成的。但是，我们可以在将 Bean 正式交给 JVM 垃圾回收前，执行一些销毁操作（比如关闭文件句柄等等）。

销毁过程跟初始化过程非常相似，也有两种实现方式：

1. 通过配置 destroy-method 指定类中的销毁函数；
2. 让类实现 DisposableBean 接口；

实际上，Spring 针对对象的初始化过程，还做了进一步的细化，将它拆分成了三个小步骤：初始化前置操作、初始化、初始化后置操作。其中，初始化的前置和后置操作，定义在接口 BeanPostProcessor 中：

public interface BeanPostProcessor {
    Object postProcessBeforeInitialization(Object var1, String var2) throws BeansException;
    Object postProcessAfterInitialization(Object var1, String var2) throws BeansException;
}

我们只需要定义一个实现了 BeanPostProcessor 接口的处理器类，并在配置文件中像配置普通 Bean 一样去配置就可以了。Spring 中的 ApplicationContext 会自动检测在配置文件中实现了 BeanPostProcessor 接口的所有 Bean，并把它们注册到 BeanPostProcessor 处理器列表中。在 Spring 容器创建 Bean 的过程中，Spring 会逐一去调用这些处理器。Spring Bean 的整个生命周期（创建加销毁）：

实际上，这里的模板模式的实现，并不是标准的抽象类的实现方式，而是有点类似我们前面讲到的 Callback 回调的实现方式，也就是将要执行的函数封装成对象（比如，初始化方法封装成 InitializingBean 对象），传递给模板（BeanFactory）来执行。

适配器模式在 Spring 中的应用

在 Spring MVC 中，定义一个 Controller 最常用的方式是，通过 @Controller 注解来标记某个类是 Controller 类，通过 @RequestMapping 注解来标记函数对应的 URL。不过，定义一个 Controller 远不止这一种方法。我们还可以通过让类实现 Controller 接口或者 Servlet 接口，来定义一个 Controller：

// 方法一：通过 @Controller、@RequestMapping 来定义
@Controller
public class DemoController {
    @RequestMapping("/employname")
    public ModelAndView getEmployeeName() {
        ModelAndView model = new ModelAndView("Greeting");        
        model.addObject("message", "Dinesh");       
        return model; 
    }
}
// 方法二：实现 Controller 接口 + XML 配置文件：配置 DemoController 与 URL 的对应关系
public class DemoController implements Controller {
    @Override
    public ModelAndView handleRequest(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws Exception {
        ModelAndView model = new ModelAndView("Greeting");
        model.addObject("message", "Dinesh Madhwal");
        return model;
    }
}
// 方法三：实现 Servlet 接口 + XML 配置文件：配置 DemoController 类与 URL 的对应关系
public class DemoServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        this.doPost(req, resp);
    }
    
    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        resp.getWriter().write("Hello World.");
    }
}

在应用启动的时候，Spring 容器会加载这些 Controller 类，并且解析出 URL 对应的处理函数，封装成 Handler 对象，存储到 HandlerMapping 对象中。当有请求到来的时候，DispatcherServlet 从 HandlerMapping 中，查找请求 URL 对应的 Handler，然后调用执行 Handler 对应的函数代码，最后将执行结果返回给客户端。但是，不同方式定义的 Controller，其函数的定义（函数名、入参、返回值等）是不统一的，DispatcherServlet 需要根据不同类型的 Controller，调用不同的函数：

Handler handler = handlerMapping.get(URL);
if (handler instanceof Controller) {
    ((Controller)handler).handleRequest(...);
} else if (handler instanceof Servlet) {
    ((Servlet)handler).service(...);
} else if (/* handler 对应通过注解来定义的 Controller */) {
    // 反射调用方法...
}

从代码中我们可以看出，这种实现方式会有很多 if-else 分支判断，而且，如果要增加一个新的 Controller 的定义方法，我们就要在 DispatcherServlet 类代码中，对应地增加一段如上伪代码所示的 if 逻辑，这显然不符合开闭原则。实际上，我们可以利用是适配器模式对代码进行改造，让其满足开闭原则，能更好地支持扩展。适配器其中一个作用是统一多个类的接口设计，利用适配器模式，我们将不同方式定义的 Controller 类中的函数，适配为统一的函数定义。这样，我们就能在 DispatcherServlet 类代码中，移除掉 if-else 分支判断逻辑，调用统一的函数。

Spring 定义了统一的接口 HandlerAdapter，并且对每种 Controller 定义了对应的适配器类。这些适配器类包括：AnnotationMethodHandlerAdapter、SimpleControllerHandlerAdapter、SimpleServletHandlerAdapter 等：

public interface HandlerAdapter {
    boolean supports(Object var1);
    ModelAndView handle(HttpServletRequest var1, HttpServletResponse var2, Object var3) throws Exception;
    long getLastModified(HttpServletRequest var1, Object var2);
}

// 对应实现 Controller 接口的 Controller
public class SimpleControllerHandlerAdapter implements HandlerAdapter {
    public SimpleControllerHandlerAdapter() {}

    public boolean supports(Object handler) {
        return handler instanceof Controller;
    }

    public ModelAndView handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        return ((Controller)handler).handleRequest(request, response);
    }

    public long getLastModified(HttpServletRequest request, Object handler) {
        return handler instanceof LastModified ? ((LastModified)handler).getLastModified(request) : -1L;
    }
}

// 对应实现 Servlet 接口的 Controller
public class SimpleServletHandlerAdapter implements HandlerAdapter {
    public SimpleServletHandlerAdapter() {}

    public boolean supports(Object handler) {
        return handler instanceof Servlet;
    }

    public ModelAndView handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        ((Servlet)handler).service(request, response);
        return null;
    }

    public long getLastModified(HttpServletRequest request, Object handler) {
        return -1L;
    }
}

策略模式在 Spring 中的应用

Spring AOP 是通过动态代理来实现的，Spring 支持两种动态代理实现方式：

• JDK 提供的动态代理实现方式；
• cglib 提供的动态代理实现方式；

前者需要被代理的类有抽象的接口定义，后者不需要。针对不同的被代理类，Spring 会在运行时动态地选择不同的动态代理实现方式，这个应用场景实际上就是策略模式的典型应用场景。策略模式包含三部分，策略的定义、创建和使用。在策略模式中，策略的定义这一部分很简单，我们只需要定义一个策略接口，让不同的策略类都实现这一个策略接口。对应到 Spring 源码，AopProxy 是策略接口，JdkDynamicAopProxy、CglibAopProxy 是两个实现了 AopProxy 接口的策略类：

public interface AopProxy {
    Object getProxy();
    Object getProxy(ClassLoader var1);
}

在策略模式中，策略的创建一般通过工厂方法来实现。对应到 Spring 源码，AopProxyFactory 是一个工厂类接口，DefaultAopProxyFactory 是一个默认的工厂类，用来创建 AopProxy 对象：

public interface AopProxyFactory {
    AopProxy createAopProxy(AdvisedSupport var1) throws AopConfigException;
}

public class DefaultAopProxyFactory implements AopProxyFactory, Serializable {
    public DefaultAopProxyFactory() {}

    public AopProxy createAopProxy(AdvisedSupport config) throws AopConfigException {
        if (!config.isOptimize() && !config.isProxyTargetClass() && !this.hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(config)) {
            return new JdkDynamicAopProxy(config);
        } else {
            Class<?> targetClass = config.getTargetClass();
            if (targetClass == null) {
                throw new AopConfigException("TargetSource cannot determine target class: Either an interface or a target is required for proxy creation.");
            } else {
                return (AopProxy)(!targetClass.isInterface() && !Proxy.isProxyClass(targetClass) ? new ObjenesisCglibAopProxy(config) : new JdkDynamicAopProxy(config));
            }
        }
    }
    // 用来判断用哪个动态代理实现方式
    private boolean hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(AdvisedSupport config) {
        Class<?>[] ifcs = config.getProxiedInterfaces();
        return ifcs.length == 0 || ifcs.length == 1 && SpringProxy.class.isAssignableFrom(ifcs[0]);
    }
}

策略模式的典型应用场景，一般是通过环境变量、状态值、计算结果等动态地决定使用哪个策略。对应到 Spring 源码中，我们可以参看刚刚给出的 DefaultAopProxyFactory 类中的 createAopProxy() 函数的代码实现。其中，第 9 行代码是动态选择哪种策略的判断条件。

组合模式在 Spring 中的应用

Spring Cache 提供了一套抽象的 Cache 接口，Spring 中针对不同缓存实现的不同缓存访问类，都依赖这个接口，比如：EhCacheCache、GuavaCache、NoOpCache、RedisCache、JCacheCache、ConcurrentMapCache、CaffeineCache：

public interface Cache {
    String getName();
    Object getNativeCache();
    Cache.ValueWrapper get(Object var1);
    <T> T get(Object var1, Class<T> var2);
    <T> T get(Object var1, Callable<T> var2);
    void put(Object var1, Object var2);
    Cache.ValueWrapper putIfAbsent(Object var1, Object var2);
    void evict(Object var1);
    void clear();

    public static class ValueRetrievalException extends RuntimeException {
        private final Object key;
        public ValueRetrievalException(Object key, Callable<?> loader, Throwable ex) {
            super(String.format("Value for key '%s' could not be loaded using '%s'", key, loader), ex);
            this.key = key;
        }
        public Object getKey() {
            return this.key;
        }
    }

    public interface ValueWrapper {
        Object get();
    }
}

在实际的开发中，一个项目有可能会用到多种不同的缓存，比如既用到 Google Guava 缓存，也用到 Redis 缓存。除此之外，同一个缓存实例，也可以根据业务的不同，分割成多个小的逻辑缓存单元（或者叫作命名空间）。为了管理多个缓存，Spring 还提供了缓存管理功能。不过，它包含的功能很简单，主要有这样两部分：

• 根据缓存名字（创建 Cache 对象的时候要设置 name 属性）获取 Cache 对象；
• 获取管理器管理的所有缓存的名字列表；

对应的 Spring 源码如下所示：

public interface CacheManager {
    Cache getCache(String var1);
    Collection<String> getCacheNames();
}

那如何来实现这两个接口呢？实际上，这就要用到组合模式，组合模式主要应用在能表示成树形结构的一组数据上。树中的结点分为叶子节点和中间节点两类。对应到 Spring 源码，EhCacheManager、SimpleCacheManager、NoOpCacheManager、RedisCacheManager 等表示叶子节点，CompositeCacheManager 表示中间节点。叶子节点包含的是它所管理的 Cache 对象，中间节点 CompositeCacheManger 如下所示；其中，getCache()、getCacheNames() 两个函数的实现都用到了递归，这正是树形结构最能发挥优势的地方：

public class CompositeCacheManager implements CacheManager, InitializingBean {
    private final List<CacheManager> cacheManagers = new ArrayList();
    private boolean fallbackToNoOpCache = false;

    public CompositeCacheManager() {}

    public CompositeCacheManager(CacheManager... cacheManagers) {
        this.setCacheManagers(Arrays.asList(cacheManagers));
    }

    public void setCacheManagers(Collection<CacheManager> cacheManagers) {
        this.cacheManagers.addAll(cacheManagers);
    }

    public void setFallbackToNoOpCache(boolean fallbackToNoOpCache) {
        this.fallbackToNoOpCache = fallbackToNoOpCache;
    }

    public void afterPropertiesSet() {
        if (this.fallbackToNoOpCache) {
            this.cacheManagers.add(new NoOpCacheManager());
        }
    }

    public Cache getCache(String name) {
        Iterator var2 = this.cacheManagers.iterator();
        Cache cache;
        do {
            if (!var2.hasNext()) {
                return null;
            }
            CacheManager cacheManager = (CacheManager)var2.next();
            cache = cacheManager.getCache(name);
        } while(cache == null);
        return cache;
    }

    public Collection<String> getCacheNames() {
        Set<String> names = new LinkedHashSet();
        Iterator var2 = this.cacheManagers.iterator();
        while(var2.hasNext()) {
            CacheManager manager = (CacheManager)var2.next();
            names.addAll(manager.getCacheNames());
        }
        return Collections.unmodifiableSet(names);
    }
}

装饰器模式在 Spring 中的应用

缓存一般都是配合数据库来使用的，如果写缓存成功，但数据库事务回滚了，那缓存中就会有脏数据。为了解决这个问题，我们需要将缓存的写操作和数据库的写操作，放到同一个事务中，要么都成功，要么都失败。实现这样一个功能，Spring 使用到了装饰器模式。TransactionAwareCacheDecorator 增加了对事务的支持，在事务提交、回滚的时候分别对 Cache 的数据进行处理。TransactionAwareCacheDecorator 实现 Cache 接口，并且将所有的操作都委托给 targetCache 来实现，对其中的写操作添加了事务功能：

public class TransactionAwareCacheDecorator implements Cache {
    private final Cache targetCache;

    public TransactionAwareCacheDecorator(Cache targetCache) {
        Assert.notNull(targetCache, "Target Cache must not be null");
        this.targetCache = targetCache;
    }

    public Cache getTargetCache() {
        return this.targetCache;
    }

    public String getName() {
        return this.targetCache.getName();
    }

    public Object getNativeCache() {
        return this.targetCache.getNativeCache();
    }

    public ValueWrapper get(Object key) {
        return this.targetCache.get(key);
    }

    public <T> T get(Object key, Class<T> type) {
        return this.targetCache.get(key, type);
    }

    public <T> T get(Object key, Callable<T> valueLoader) {
        return this.targetCache.get(key, valueLoader);
    }

    public void put(final Object key, final Object value) {
        if (TransactionSynchronizationManager.isSynchronizationActive()) {
            TransactionSynchronizationManager.registerSynchronization(new TransactionSynchronizationAdapter() {
                public void afterCommit() {
                TransactionAwareCacheDecorator.this.targetCache.put(key, value);
                }
            });
        } else {
            this.targetCache.put(key, value);
        }
    }
    
    public ValueWrapper putIfAbsent(Object key, Object value) {
        return this.targetCache.putIfAbsent(key, value);
    }

    public void evict(final Object key) {
        if (TransactionSynchronizationManager.isSynchronizationActive()) {
            TransactionSynchronizationManager.registerSynchronization(new TransactionSynchronizationAdapter() {
                public void afterCommit() {
                    TransactionAwareCacheDecorator.this.targetCache.evict(key);
                }
            });
        } else {
            this.targetCache.evict(key);
        }
    }

    public void clear() {
        if (TransactionSynchronizationManager.isSynchronizationActive()) {
            TransactionSynchronizationManager.registerSynchronization(new TransactionSynchronizationAdapter() {
                public void afterCommit() {
                    TransactionAwareCacheDecorator.this.targetCache.clear();
                }
            });
        } else {
            this.targetCache.clear();
        }
    }
}

工厂模式在 Spring 中的应用

在 Spring 中，工厂模式最经典的应用莫过于实现 IoC 容器，对应的 Spring 源码主要是 BeanFactory 类和 ApplicationContext 相关类。在 Spring 中，创建 Bean 的方式有很多种，比如前面提到的纯构造函数、无参构造函数加 setter 方法：

public class Student {
    private long id;
    private String name;
    
    public Student(long id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }
    
    public void setId(long id) {
        this.id = id;
    }
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}
// 使用构造函数来创建 Bean
<bean id="student" class="com.xzg.cd.Student">
    <constructor-arg name="id" value="1"/>
    <constructor-arg name="name" value="wangzheng"/>
</bean>
// 使用无参构造函数 + setter 方法来创建 Bean
<bean id="student" class="com.xzg.cd.Student">
    <property name="id" value="1"></property>
    <property name="name" value="wangzheng"></property>
</bean>

实际上，除了这两种创建 Bean 的方式之外，我们还可以通过工厂方法来创建 Bean：

public class StudentFactory {
    private static Map<Long, Student> students = new HashMap<>();
    
    static {
        map.put(1, new Student(1,"wang"));
        map.put(2, new Student(2,"zheng"));
        map.put(3, new Student(3,"xzg"));
    }
    
    public static Student getStudent(long id) {
        return students.get(id);
    }
}
// 通过工厂方法 getStudent(2) 来创建 BeanId="zheng" 的 Bean
<bean id="zheng" class="com.xzg.cd.StudentFactory" factory-method="getStudent">
    <constructor-arg value="2"></constructor-arg>           
</bean>

其他模式在 Spring 中的应用

SpEL，全称叫 Spring Expression Language，是 Spring 中常用来编写配置的表达式语言。它定义了一系列的语法规则。我们只要按照这些语法规则来编写表达式，Spring 就能解析出表达式的含义。实际上，这就是我们前面讲到的解释器模式的典型应用场景，代码主要集中在 spring-expression 这个模块下面；单例模式有很多弊端，比如单元测试不友好等。应对策略是通过 IoC 容器来管理对象，通过 IoC 容器来实现对象的唯一性的控制。实际上，这样实现的单例并非真正的单例，它的唯一性的作用范围仅仅在同一个 IoC 容器内；实际上，在 Spring 中，只要后缀带有 Template 的类，基本上都是模板类，而且大部分都是用 Callback 回调来实现的，比如 JdbcTemplate、RedisTemplate 等；剩下的两个模式在 Spring 中的应用应该人尽皆知了：职责链模式在 Spring 中的应用是拦截器（Interceptor），代理模式经典应用是 AOP。