Spring框架中使用的核心设计模式 及其 使用场景

🧠 一、Spring 中使用的设计模式汇总

🧩 二、详细设计模式解析与 Spring 应用

1. 工厂模式（Factory Pattern）

• 使用场景：解耦对象的创建与使用。
• Spring 应用：BeanFactory 和 ApplicationContext 是典型的工厂模式实现。
• 示例代码：

ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
UserService userService = context.getBean("userService", UserService.class);

2. 单例模式（Singleton Pattern）

• 使用场景：确保全局只有一个实例（如数据库连接池）。
• Spring 应用：Spring 默认的 Bean 作用域是 singleton。
• 示例代码：

@Service
public class UserService {// 单例模式管理
}

3. 原型模式（Prototype Pattern）

• 使用场景：每次请求都创建新实例（如用户会话对象）。
• Spring 应用：通过 @Scope(“prototype”) 定义原型 Bean。
• 示例代码：

@Service
@Scope("prototype")
public class SessionService {// 每次调用都会创建新实例
}

4. 代理模式（Proxy Pattern）

• 使用场景：无侵入增强对象功能（如日志、事务、安全）。
• Spring 应用：Spring AOP 底层使用 JDK 动态代理（基于接口）或 CGLIB 代理（基于子类）。
• 示例代码：

@Aspect
@Component
public class LoggingAspect {@Before("execution(* com.example.service.*.*(..))")public void logMethodCall(JoinPoint jp) {System.out.println("调用方法: " + jp.getSignature().getName());}
}

5. 模板方法模式（Template Method Pattern）

• 使用场景：定义算法骨架，允许子类实现细节。
• Spring 应用：JdbcTemplate、JmsTemplate 等模板类。
• 示例代码：

public abstract class JdbcTemplate {public final Object execute(String sql) {Connection conn = getConnection(); // 抽象方法Statement stmt = conn.createStatement();ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql);Object result = mapResult(rs); // 抽象方法releaseResources(conn, stmt, rs);return result;}protected abstract Connection getConnection();protected abstract Object mapResult(ResultSet rs);
}

6. 策略模式（Strategy Pattern）

• 使用场景：根据不同场景选择不同实现类（如加载资源）。
• Spring 应用：Resource 接口（ClassPathResource、FileSystemResource）。
• 示例代码：

Resource resource = new ClassPathResource("config.properties"); // 从类路径加载
Resource resource = new FileSystemResource("/path/to/file.txt"); // 从文件系统加载

7. 适配器模式（Adapter Pattern）

• 使用场景：兼容不同接口或实现（如不同处理器）。
• Spring 应用：Spring MVC 中的 HandlerAdapter，处理不同类型的控制器。
• 示例代码：

@Controller
public class UserController {@RequestMapping("/user")public String getUser() {return "user";}
}// Spring MVC 内部使用 HandlerAdapter 调用方法

8. 装饰器模式（Decorator Pattern）

• 使用场景：动态添加功能（如缓存、安全）。
• Spring 应用：DataSource 的包装、InputStream 的装饰。
• 示例代码：

DataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(); // 基础数据源
dataSource = new TransactionAwareDataSourceProxy(dataSource); // 装饰为支持事务的数据源

9. 观察者模式（Observer Pattern）

• 使用场景：事件发布与监听（如用户注册后发送邮件）。
• Spring 应用：ApplicationEvent、ApplicationListener。
• 示例代码：

@Component
public class UserRegisteredListener implements ApplicationListener<UserRegisteredEvent> {@Overridepublic void onApplicationEvent(UserRegisteredEvent event) {System.out.println("发送欢迎邮件给用户：" + event.getUsername());}
}// 发布事件
applicationEventPublisher.publishEvent(new UserRegisteredEvent("张三"));

10. 委派模式（Delegate Pattern）

• 使用场景：任务分发给其他对象处理。
• Spring 应用：DispatcherServlet 委托给 HandlerMapping、ViewResolver 等组件处理请求。
• 示例流程：
  DispatcherServlet → HandlerMapping → Controller → ViewResolver → 返回视图

11. 外观模式（Facade Pattern）

• 使用场景：提供统一接口，简化复杂系统调用。
• Spring 应用：ApplicationContext 作为统一接口，简化 Bean 管理。
• 示例代码：

ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
UserService userService = context.getBean("userService", UserService.class);

12. 工厂方法模式（Factory Method Pattern）

• 使用场景：定义创建对象的接口，由子类决定具体实现。
• Spring 应用：BeanFactory 的 getBean() 方法。
• 示例代码：

public interface BeanFactory {Object getBean(String name);
}public class DefaultListableBeanFactory implements BeanFactory {@Overridepublic Object getBean(String name) {// 实际创建 Bean 的逻辑}
}

📌 三、Spring 设计模式使用场景总结

🧪 四、常见面试题及答案

1. Spring 中使用了哪些设计模式？

答案：

• 工厂模式、单例模式、代理模式、模板方法模式、策略模式、观察者模式、适配器模式、装饰器模式、原型模式、委派模式、外观模式等。

2. Spring AOP 使用了什么设计模式？

答案：代理模式。

• 基于接口：使用 JDK 动态代理。
• 基于类：使用 CGLIB 代理。

3. Spring 是如何实现单例的？

答案：

• Spring 容器默认将 Bean 注册为单例。
• BeanFactory 或 ApplicationContext 在启动时创建 Bean 实例，并缓存供后续使用。

4. 模板方法模式在 Spring 中的应用？

答案：

• JdbcTemplate 是典型的模板方法模式应用。
• 提供通用流程（获取连接、执行 SQL、释放资源），子类只需实现 mapRow() 等钩子方法。

5. 策略模式在 Spring 中的应用？

答案：

• Resource 接口（ClassPathResource、FileSystemResource）。
• TaskScheduler 接口（不同调度策略）。

6. 观察者模式在 Spring 中的应用？

答案：

• ApplicationEvent 和 ApplicationListener 是典型的观察者模式应用。
• 例如：用户注册后发布事件，多个监听器处理（发送邮件、记录日志）。

7. 装饰器模式在 Spring 中的应用？

答案：

• DataSource 的装饰（如 TransactionAwareDataSourceProxy）。
• InputStream 的装饰（如 BufferedInputStream）。

🧩 五、Spring 中设计模式的典型应用场景总结

📦 六、设计模式对 Spring 架构的意义

📚 七、推荐学习资料

• 《Spring 实战》（Craig Walls）
• 《Spring 设计思想》（Java 架构师必读）
• Spring 官方文档：https://docs.spring.io/spring-framework/docs/current/javadoc-api/
• 设计模式经典书籍：《设计模式：可复用面向对象软件的基础》（GoF）

✅ 八、总结：Spring 中设计模式的核心作用

📄 九、完整代码示例（Spring 中使用设计模式）

1. 工厂模式：BeanFactory 和 ApplicationContext

public interface BeanFactory {Object getBean(String name);
}public class DefaultListableBeanFactory implements BeanFactory {@Overridepublic Object getBean(String name) {// 实际创建 Bean 的逻辑}
}

2. 代理模式：Spring AOP

@Aspect
@Component
public class LoggingAspect {@Before("execution(* com.example.service.*.*(..))")public void logMethodCall(JoinPoint jp) {System.out.println("调用方法: " + jp.getSignature().getName());}}

3. 模板方法模式：JdbcTemplate

public abstract class JdbcTemplate {public final Object execute(String sql) {Connection conn = getConnection();Statement stmt = conn.createStatement();ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql);Object result = mapResult(rs);releaseResources(conn, stmt, rs);return result;}protected abstract Connection getConnection();protected abstract Object mapResult(ResultSet rs);
}

4. 策略模式：Resource 接口

Resource resource = new ClassPathResource("config.properties"); // 从类路径加载
Resource resource = new FileSystemResource("/path/to/file.txt"); // 从文件系统加载

5. 观察者模式：ApplicationEvent 和 ApplicationListener

@Component
public class UserRegisteredListener implements ApplicationListener<UserRegisteredEvent> {@Overridepublic void onApplicationEvent(UserRegisteredEvent event) {System.out.println("发送欢迎邮件给用户：" + event.getUsername());}
}// 发布事件
applicationEventPublisher.publishEvent(new UserRegisteredEvent("张三"));

📌 十、Spring 设计模式应用总结表