Spring Boot 中应用的设计模式

Spring Boot 中应用的设计模式详解

Spring Boot 作为 Spring 框架的扩展，广泛使用了多种经典设计模式。以下是主要设计模式及其在 Spring Boot 中的具体应用：

一、创建型模式

1. 工厂模式 (Factory Pattern)

• 应用场景：
  • BeanFactory 和 ApplicationContext 核心接口
  • @Bean 注解的方法本质是工厂方法
• 示例：

  @Configuration
  public class AppConfig {
      @Bean
      public DataSource dataSource() { // 工厂方法
          return new HikariDataSource();
      }
  }
  

2. 单例模式 (Singleton Pattern)

• 实现方式：
  • Spring 容器默认将所有 bean 作为单例管理
  • 通过 @Scope("singleton") 显式声明
• 特点：
  • 单例存储在 DefaultSingletonBeanRegistry 的 singletonObjects Map 中
  • 非线程安全对象需配合 ThreadLocal 使用

3. 建造者模式 (Builder Pattern)

• 典型应用：
  • RestTemplateBuilder
  • SpringApplicationBuilder
• 示例：

  new RestTemplateBuilder()
      .rootUri("https://api.example.com")
      .defaultHeader("Authorization", "Bearer token")
      .build();
  

二、结构型模式

4. 代理模式 (Proxy Pattern)

• 实现形式：
  • JDK 动态代理（基于接口）
  • CGLIB 代理（基于类继承）
• 应用场景：
  • AOP 实现（@Transactional 等）
  • @Cacheable 缓存代理
• 核心类：
  • ProxyFactory
  • AopProxy

5. 装饰器模式 (Decorator Pattern)

• 典型应用：
  • HttpServletRequestWrapper 请求包装
  • Spring Cache 的 TransactionAwareCacheDecorator
• 特点：
  • 在不改变接口的情况下增强功能

6. 适配器模式 (Adapter Pattern)

• 应用场景：
  • Spring MVC 的 HandlerAdapter
  • RequestMappingHandlerAdapter 处理不同控制器类型
  • AOP 中的 MethodInterceptor 适配各种通知类型

三、行为型模式

7. 模板方法模式 (Template Method)

• 典型实现：
  • JdbcTemplate / RestTemplate
  • AbstractController 基类
• 特点：

  public class JdbcTemplate {
      public <T> T query(String sql, ResultSetExtractor<T> rse) {
          // 固定流程：获取连接→创建语句→执行查询→处理结果→释放资源
          Connection con = DataSourceUtils.getConnection(obtainDataSource());
          Statement stmt = con.createStatement();
          ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql);
          return rse.extractData(rs); // 可变部分委托给回调接口
      }
  }
  

8. 观察者模式 (Observer Pattern)

• 实现机制：
  • ApplicationEvent 事件体系
  • @EventListener 注解
• 示例：

  // 定义事件
  public class OrderEvent extends ApplicationEvent { ... }
  
  // 发布事件
  applicationContext.publishEvent(new OrderEvent(this, order));
  
  // 监听事件
  @EventListener
  public void handleOrderEvent(OrderEvent event) { ... }
  

9. 策略模式 (Strategy Pattern)

• 应用场景：
  • 多数据源切换 (AbstractRoutingDataSource)
  • 缓存管理器 (CacheManager 接口的不同实现)
  • 认证策略 (AuthenticationProvider 体系)

四、组合使用的高级模式

10. 组合模式 (Composite Pattern)

• 应用案例：
  • CompositeCacheManager 组合多个缓存管理器
  • Spring Security 的 SecurityFilterChain

11. 责任链模式 (Chain of Responsibility)

• 典型实现：
  • Spring Security 过滤器链
  • HandlerExecutionChain 处理请求

12. 门面模式 (Facade Pattern)

• 代表实现：
  • SpringApplication 类封装启动复杂度
  • JdbcTemplate 隐藏原生JDBC复杂性

五、Spring Boot 特有模式应用

13. 条件化配置 (Conditional)

• 实现机制：
  • @Conditional 系列注解
  • 自动配置的核心模式 (AutoConfigurationImportSelector)
• 示例：

  @Configuration
  @ConditionalOnClass(DataSource.class)
  public class DataSourceAutoConfiguration { ... }
  

14. 约定优于配置 (Convention over Configuration)

• 体现方面：
  • 默认属性配置 (application.properties 自动加载)
  • 静态资源默认路径 (/static, /public)

六、设计模式在自动配置中的综合应用

Spring Boot 自动配置是多种模式的完美结合：

1. 工厂模式：通过 @EnableAutoConfiguration 触发配置类加载
2. 策略模式：AutoConfigurationImportSelector 选择配置策略
3. 条件判断：@Conditional 系列注解控制bean创建
4. 装饰器模式：BeanPostProcessor 增强bean功能

最佳实践建议

1. 合理选择模式：

   • 扩展功能优先使用组合而非继承
   • 复杂对象创建使用建造者模式

2. 避免过度设计：

   // 不推荐：简单场景没必要用工厂模式
   @Bean 
   public Foo simpleFoo() {
       return new Foo(); // 直接new即可
   }
   

3. 模式组合示例（REST API设计）：

   • 工厂模式创建服务实例
   • 策略模式处理不同业务逻辑
   • 装饰器模式添加日志/监控
   • 观察者模式处理业务事件

Spring Boot 通过这些设计模式实现了高度模块化和可扩展的架构，开发者理解这些模式能更高效地使用和扩展框架功能。