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Spring Framework 执行链路设计

news 来源：原创 2025/6/15 5:20:50

前文我们分享了IoC、Web、数据访问、AOP、上下文等模块设计，聪明的码友已经想到了，该协同作业了。

至此协同作业我们从以下主流程进行展开：接收请求–>处理请求–>结果处理–>返回结果

一、Web 请求入口

场景：用户发起 HTTP 请求 → Spring Web 模块接收请求 → 调用 Controller 处理业务逻辑。

1. 核心流程

2. 核心组件与关键问题

组件主要功能
DispatcherServlet前端控制器，统一接收所有 HTTP 请求，协调其他组件完成请求处理流程（分发请求、调用处理器、渲染视图）。
HandlerMapping根据请求 URL 映射到对应的 Controller 方法（如通过 @GetMapping 注解），返回 HandlerExecutionChain（包含目标处理器和拦截器链）。
HandlerAdapter适配不同类型的处理器（如基于注解的 Controller 或传统 Servlet），执行方法并返回 ModelAndView。
ViewResolver将逻辑视图名（如 userView）解析为实际的物理视图（如 JSP、Thymeleaf 模板）。
Interceptor实现横切关注点（如权限校验、日志记录），在请求处理前后插入自定义逻辑。
  • 问题 1：如何动态映射 URL 到 Controller？
  • Spring 解决方案：
    • @GetMapping/@PostMapping 注解：通过注解定义 URL 路径和 HTTP 方法。
    • HandlerMapping：RequestMappingHandlerMapping 解析注解并建立映射表。
  • 问题 2：如何处理异常？
  • Spring 解决方案：
    • @ControllerAdvice：全局异常处理器，统一处理 Controller 层抛出的异常。
    • HandlerExceptionResolver：接口实现异常转换逻辑（如返回 JSON 错误响应）。

3. 示例代码

@RestController
public class UserController {@Autowiredprivate UserService userService;@GetMapping("/user/{id}")public User getUser(@PathVariable String id) {return userService.findUserById(id);}
}@ControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {@ExceptionHandler(Exception.class)public ResponseEntity<String> handleException(Exception ex) {return ResponseEntity.status(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR).body(ex.getMessage());}
}

二、业务逻辑与 IoC 容器

问题：Controller 需要调用 Service 和 Repository，如何管理这些对象的生命周期？
解决方案：引入 IoC（控制反转），通过容器管理 Bean 的创建和依赖注入。

1. 核心流程

2. 核心组件与关键问题

组件主要功能
BeanFactorySpring IoC 容器的核心接口，负责管理 Bean 的创建、依赖注入和生命周期。
ApplicationContext扩展 BeanFactory，提供更丰富的功能（如事件发布、资源加载、国际化支持）。
BeanDefinition定义 Bean 的元数据（如类名、作用域、依赖关系），由容器解析后实例化 Bean。
BeanPostProcessor自定义 Bean 初始化/销毁逻辑（如 AOP 代理生成、属性赋值）。
  • 问题 1：循环依赖
  • 场景：A 依赖 B，B 依赖 A，导致初始化死循环。
  • Spring 解决方案：
    • 三级缓存机制：
      • org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#singletonObjects：已完全初始化的 Bean。
      • org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#earlySingletonObjects：提前暴露的半成品 Bean。
      • org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#singletonFactories：通过 ObjectFactory 创建代理对象。
    • 代理对象介入：通过 AOP 生成代理对象，绕过循环依赖。
  • 问题 2：Bean 生命周期管理
  • Spring 提供：
    • @PostConstruct：初始化后调用。
    • @PreDestroy：销毁前调用。
    • BeanPostProcessor：自定义初始化/销毁逻辑。

3. 示例代码

@Service
public class UserService {@Autowiredprivate UserRepository userRepository;
}@Repository
public class UserRepository {@Autowiredprivate JdbcTemplate jdbcTemplate;
}

三、数据访问模块

问题：Service 需要查询数据库，如何封装 SQL 操作并管理事务？
解决方案：引入 Spring Data Access 模块，通过模板模式和声明式事务实现。

1. 核心流程

2. 核心组件与关键问题

组件主要功能
JdbcTemplate封装 JDBC 操作（查询、更新等），减少模板代码冗余。
@Transactional声明式事务管理，通过 AOP 控制事务边界（如 REQUIRED、REQUIRES_NEW 传播模式）。
DataSource管理数据库连接池（如 HikariCP），提供高性能的数据库连接。
RowMapper自定义结果集映射逻辑，将数据库记录转换为 Java 对象。
  • 问题 1：SQL 模板代码冗余
  • Spring 解决方案：
    • JdbcTemplate：封装 JDBC 操作（查询、更新等），减少重复代码。
    • RowMapper：自定义结果集映射逻辑。
  • 问题 2：事务管理复杂
  • Spring 解决方案：
    • @Transactional：通过 AOP 实现事务边界控制。
    • 事务传播行为：支持 REQUIRED、REQUIRES_NEW 等传播模式。

3. 示例代码

@Repository
public class UserRepository {@Autowiredprivate JdbcTemplate jdbcTemplate;public User findUserById(String id) {return jdbcTemplate.queryForObject("SELECT * FROM users WHERE id = ?",new Object[]{id},(rs, rowNum) -> new User(rs.getString("name")));}
}@Service
public class UserService {@Transactionalpublic void updateUser(User user) {userRepository.update(user);}
}

四、上下文模块

问题：如何统一管理配置、事件、资源加载？
解决方案：引入 ApplicationContext，作为 Spring 容器的核心接口。

1. 核心组件与关键问题

组件主要功能
ApplicationContext管理应用配置、资源加载、事件发布和国际化支持。
PropertySourcesPlaceholderConfigurer解析 application.properties 中的占位符（如 ${spring.datasource.url}）。
ApplicationEventPublisher发布事件（如 ContextRefreshedEvent），支持事件监听器（ApplicationListener）异步处理。
MessageSource提供多语言资源管理，支持国际化（i18n）。
  • 问题 1：配置文件加载失败
    Spring 解决方案：
    • PropertySourcesPlaceholderConfigurer：解析 application.properties 中的占位符。
    • @PropertySource：自定义配置文件路径。
  • 问题 2：事件监听效率低
    Spring 解决方案：
    • ApplicationListener：异步监听事件（通过 @Async 实现）。

2. 示例代码

@Configuration
public class AppConfig {@Beanpublic DataSource dataSource() {return DataSourceBuilder.create().build();}
}public class MyCustomListener implements ApplicationListener<ContextRefreshedEvent> {@Overridepublic void onApplicationEvent(ContextRefreshedEvent event) {System.out.println("应用启动完成");}
}

五、AOP 模块

问题：如何将日志、事务等公共逻辑与业务代码解耦？
解决方案：引入 AOP（面向切面编程），通过拦截器链实现横切关注点管理。

1. 核心流程

2. 核心组件与关键问题

组件主要功能
@Aspect定义切面类，封装横切关注点（如日志、事务）。
@Pointcut定义切入点表达式（如 execution(* com.albert.service.*.*(..))），指定切面逻辑的应用范围。
MethodInterceptor通过责任链模式执行通知逻辑（如 @Before、@After）。
ProxyFactory动态生成代理对象（JDK 动态代理或 CGLIB 代理）。
  • 问题 1：切点表达式匹配错误
  • Spring 解决方案：
    • AspectJ 表达式语法：精确控制切点范围（如 execution(* com.albert.service.*.*(..))）。
  • 问题 2：代理性能问题
  • Spring 解决方案：
    • JDK 动态代理：适用于接口类。
    • CGLIB 代理：适用于无接口类（需注意 final 方法限制）。

3. 示例代码

@Aspect
@Component
public class MyLogAspect {@Before("execution(* com.albert.service.*.*(..))")public void logBefore(JoinPoint joinPoint) {System.out.println("方法调用前: " + joinPoint.getSignature().getName());}
}

六、整体执行链路总结

1. Spring 容器启动阶段（资源准备）

1.1 Spring 容器初始化
  • ApplicationContext 加载配置
    • 读取 application.properties 或 XML 配置文件，解析 Bean 定义（BeanDefinition）。
    • 初始化 BeanFactory，注册所有 Bean 的定义信息。
  • 资源预加载
    • 数据库连接池初始化（如 Druid）：
      • 根据配置创建数据库连接池，建立初始连接，确保后续请求可直接使用。
    • AOP 代理对象生成：
      • 通过 InstantiationAwareBeanPostProcessor 在 Bean 实例化前生成代理对象（如 AOP 代理）。
      • 示例：postProcessBeforeInstantiation 返回代理对象，跳过默认实例化。
  • Bean 实例化与依赖注入
    • Bean 实例化：
      • 调用构造函数创建 Bean 实例（或通过工厂方法）。
      • 通过 BeanPostProcessor 在实例化前后进行拦截（如属性校验、动态代理）。
    • 依赖注入（DI）：
      • 填充属性（@Autowired 注解字段）。
      • 通过 postProcessProperties 修改属性值（如解密敏感数据）。
  • Bean 初始化
    • 调用 @PostConstruct 方法或 init-method。
    • 应用 AOP 通知（如 @Around、@After）。
1.2 Web 模块初始化
  • DispatcherServlet 注册：
    • 将 DispatcherServlet 注册为处理 HTTP 请求的前端控制器。
  • HandlerMapping 配置：
    • 将 URL 映射到 Controller 方法（如 @GetMapping 注解）。
  • ViewResolver 配置：
    • 配置逻辑视图名到物理视图的映射规则（如 Thymeleaf 模板路径）。
1.3 事务管理器初始化
  • 配置 PlatformTransactionManager（如 DataSourceTransactionManager）。
  • 注册事务注解驱动（@EnableTransactionManagement）。
1.4 事件监听器注册
  • 注册 ApplicationListener 监听应用事件（如 ContextRefreshedEvent）。

2. 请求处理阶段（运行时流程）

2.1 客户端发送 HTTP 请求
  • 请求由 DispatcherServlet 接收，进入 Spring MVC 流程。
2.2 请求映射与处理器调用
  • HandlerMapping 查找处理器：
    • 根据 URL 匹配对应的 Controller 方法（@GetMapping/@PostMapping）。
  • HandlerAdapter 调用处理器：
    • 执行 Controller 方法，获取 ModelAndView。
2.3 业务逻辑执行
  • Service 层调用 Repository：
    • 通过依赖注入的 DAO 或 JPA Repository 访问数据库。
  • 事务管理：
    • @Transactional 注解触发事务边界（如开启事务、提交/回滚）。
2.4 AOP 拦截器链执行
  • 通知逻辑执行：
    • @Before：前置增强（如权限校验）。
    • @After：后置增强（如日志记录）。
    • @Around：环绕增强（如性能监控）。
  • 异常处理：
    • @AfterThrowing 捕获异常并执行自定义逻辑。
2.5 视图解析与响应返回
  • ViewResolver 解析视图：
    • 将逻辑视图名（如 userView）转换为物理视图（如 Thymeleaf 模板路径）。
  • 渲染视图并返回响应：
    • 将 Model 数据传递给视图模板，生成 HTML 响应。

附录：各模块设计引入后的新问题与解决

模块引入后的新问题Spring 解决方案
Web请求映射冲突、异常处理不统一@RequestMapping 注解、@ControllerAdvice 全局异常处理器
IoC循环依赖、Bean 初始化失败三级缓存机制、@Lazy 延迟加载、@PostConstruct 自定义初始化
数据访问SQL 模板代码冗余、事务管理复杂JdbcTemplate、@Transactional 声明式事务
AOP切点匹配错误、代理性能问题AspectJ 表达式语法、JDK/CGLIB 代理选择
上下文配置文件加载失败、事件监听效率低PropertySourcesPlaceholderConfigurer、@Async 异步事件监听

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