Java Web编程技术 课件 第9章Spring快速入门

JavaWeb编程技术本章首先介绍Spring框架的基本概念，然后重点介绍Spring的Ioc容器、依赖注入概念和Bean的配置与实例化。Spring框架简介Spring容器的概念依赖注入的概念bean的配置与实例化第9章Spring快速入门Spring是目前最流行的轻量级Java企业开发框架，它是为解决企业应用开发的复杂性而创建的。该框架以强大的功能和卓越的性能受到了众多开发人员的喜爱。Spring框架简介Spring框架1.0版于2004年3月发布。在过去的近20年中，Spring框架一直不断发展，目前已成为Java领域中开发企业应用程序的首选框架。9.1.1Spring框架模块9.1.2添加Spring依赖模块9.1Spring框架模块9.1.1Spring框架是高度模块化的，它包含20多个不同的模块。Spring框架模块提供了Spring反转控制容器、依赖注入（DI）、WebMVC框架、AOP等核心特性。图9-1列出了Spring框架的主要模块。Spring框架模块9.1.1Spring框架的所有模块都用jar文件存储，如果需要特定的技术，可以将它们包含在类路径中。表9-1列出了Spring框架的主要模块，并简要描述了每个模块的内容和用于依赖项管理的构件名称。实际jar文件的名称可能不同，这取决于如何获取模块。模块组描述CoreContainerspring-core和spring-beans模块提供了Spring的DI功能和IoC容器实现。spring-expressions模块为在Spring应用中通过Spring表达式语言配置应用程序对象提供了支持DataAccess/Integrationspring-jdbc模块简化用JDBC与数据库的交互，spring-orm模块提供了与ORM（对象关系映射）框架的集成，如JPA和Hibernate。spring-jms模块简化了与JMS提供者的交互AOP和Instrumentation包含支持AOP（面向切面编程）的类和工具模块。spring-aop模块提供Spring的AOP功能，spring-instrument模块提供了类工具的支持Web/Remotingspring-web和spring-webmvc模块是用于开发Web应用和RESTful的Web服务。spring-webflux为Web应用开发带来了反应式编程能力Test包含spring-test模块，简化了创建单元和集成测试添加Spring依赖模块9.1.2有两种方式使用Spring框架，一种方法是使用Maven构建应用程序，可以在其pom.xml文件中添加所依赖的模块，项目将自动下载Spring框架的模块，如下所示。<dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-context</artifactId><version>6.0.2</version></dependency>添加Spring依赖模块9.1.2使用Maven构建工具的一个好处是，下载一个Spring模块，会自动下载它所依赖的模块。比如，若在pom.xml文件中添加了spring-context模块，Maven将自动下载spring-aop、spring-benas、spring-core、spring-jcl和spring-expressions等模块。这几个模块是开发Spring应用的基础。如果需要开发Web应用程序，应该添加spring-webmvc模块，如下所示。<dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-webmvc</artifactId><version>6.0.2</version></dependency>Spring容器与依赖注入9.2Spring容器和依赖注入是Spring框架的两个最基本概念，下面我们介绍这两个概念。9.2.1Spring容器9.2.2依赖注入9.2.3Spring配置文件9.2.4一个简单的Spring程序9.2.5依赖注入实现方式Spring容器9.2.1

任何应用程序都是由很多组件组成的，每个组件负责整个应用功能的一部分，这些组件需要与其他的应用元素进行协调以完成自己的任务。当应用程序运行时，需要以某种方式创建并引入这些组件。Spring的核心是提供了一个容器（container），通常称为应用上下文（applicationcontext），它负责创建和管理应用中所有组件。Spring容器中管理的对象称为bean。Spring容器在启动时通过读取配置文件（applicationContext.xml）中信息构建所有组件对象。容器将这些组件装配到一起，从而形成一个完整的程序。就像一所房子，由砖瓦、木料、水泥等组成一样。Spring容器9.2.1将组件装配在一起，是通过一种基于依赖注入的模式实现的。依赖注入是Spring框架的核心机制，它提供了框架的重要功能，包括依赖注入和bean的生命周期管理功能。图9-2给出了Spring容器中组件管理和依赖注入的示意图。Spring容器9.2.1

要在Spring中实现依赖注入，需要一个容器。在Spring中，它是ApplicationContext接口的一个实例。Spring提供了几种不同的ApplicationContext实现。其中，ClassPathXmlApplicationContext，从类加载路径下的XML文件中获取上下文定义信息。FileSystemXmlApplicationContext，从文件系统的XML文件中获取上下文定义信息。XmlWebApplicationContext，从Web系统中的XML文件中获取上下文定义信息。AnnotationConfigApplicationContext，就需使用Java配置。下面代码创建一个ClassPathXmlApplicationContext容器对象，它从类加载路径下的配置文件中获取上下文信息。StringxmlPath="src/main/webapp//WEB-INF/applicationContext.xml";ApplicationContextcontext=

newClassPathXmlApplicationContext(xmlPath);依赖注入9.2.2

依赖注入是Spring框架的核心特征，其主要目的是降低程序对象之间的耦合度。Java应用程序通常包括多个相互协作对象，这些对象相互依赖。

在传统的程序设计过程中，当某个Java实例（调用者）需要另一个Java实例（被调用者）时，通常由调用者来创建被调用者的实例。

在依赖注入模式下，创建被调用者的工作不再由调用者完成，而是由Spring容器来完成，然后注入给调用者，这称为依赖注入（DependencyInjection，简称DI）。

假设开发一个航班管理应用程序，其中包含Passenger（乘客）和Country（国家）两个实体。每位乘客都来自一个国家，一个Passenger对象就依赖于一个Country对象（见图9-3）。在清单9.1和9.2中直接初始化了这个依赖项。Country.java清单9.1publicclassCountry{ privateStringname; privateStringcodeName; publicCountry(Stringname,StringcodeName){ =name; this.codeName=codeName; } publicStringgetName(){ returnname; } publicStringgetCodeName(){ returncodeName; }}Passenger.java清单9.2publicclassPassenger{privateStringname;privateCountrycountry;publicPassenger(Stringname){=name;this.country=newCountry("中国","CHN");}publicStringgetName(){returnname;}publicCountrygetCountry(){returncountry;}}依赖注入9.2.2

为Passenger类定义了一个name字段和它的getter方法，定义一个country字段和它的getter方法。创建一个构造方法初始化name和country字段。在Passenger的构造方法中，创建并初始化了国家对象，这表明国家和乘客之间存在紧耦合。这种方法的缺点是：Passenger类直接依赖Country类，Passenger类和Country类也不可能分开测试。

正是由于这些缺点，就产生了一个新的方法：依赖注入。使用依赖项注入方法，对象被添加到容器中，容器在创建对象时注入依赖项。这一过程基本上与传统的过程相反，因此也被称为控制反转（inversionofcontrol）。其基本思想是消除应用程序组件对某个实现的依赖，并将类实例化的控制权限委托给容器。对上面示例，要消除对象之间的直接依赖关系，可重写Passenger类，如清单9.3所示。修改后的Passenger.java清单9.3publicclassPassenger{privateStringname;privateCountrycountry;publicPassenger(Stringname){=name;}publicStringgetName(){returnname;}publicCountrygetCountry(){returncountry;}publicvoidsetCountry(Countrycountry){this.country=country;}}Spring配置文件9.2.3Spring从1.0版本开始，就支持基于XML的配置文件，从2.5版本开始，增加了使用注解的配置。下面是Spring的配置文件的基本框架。<?xmlversion="1.0"encoding="UTF-8"?><beansxmlns="/schema/beans"xmlns:xsi="/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="/schema/beans/schema/beans/spring-beans-4.3.xsd">…</beans>配置文件的根元素是<beans>，其中可包含其他元素，比如最重要的是使用<bean>元素对容器管理的bean对象进行配置。如果需要更强的Spring配置能力，可以在schemaLocation属性中添加相应的schema。一个简单的Spring程序9.2.4

接下来通过一个示例来演示IoC容器的使用。（1）在IDEA中创建名为chapter09的JakartaEE项目，在pom.xml文件中添加Spring框架所需的依赖项，如下所示。<dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-context</artifactId><version>${spring.version}</version></dependency>一个简单的Spring程序9.2.4（2）在src/main/java目录中创建com.boda.xy包，在该包中创建Country类和Passenger类。这里使用清单9.1和清单9.3的类。（3）在src/main/resources目录中创建Spring配置文件applicationContext.xml，配置文件名可以自定义，如清单9.4所示。applicationContext.xml清单9.4<?xmlversion="1.0"encoding="UTF-8"?><beansxmlns="/schema/beans"xmlns:xsi="/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="/schema/beans/schema/beans/spring-beans.xsd"><beanid="country"class="com.boda.xy.Country"><constructor-argname="name"value="中国"/><constructor-argname="codeName"value="CHN"/></bean><beanid="passenger"class="com.boda.xy.Passenger"><constructor-argname="name"value="张大海"/><propertyname="country"ref="country"/></bean></beans>FlightSystemTest.java清单9.5publicclassFlightSystemTest{@TestpublicvoidtestPassenger(){StringxmlPath="src/main/webapp//WEB-INF/applicationContext.xml";ApplicationContextcontext=newFileSystemXmlApplicationContext(xmlPath);Passengerpassenger=(Passenger)context.getBean("passenger");System.out.println(passenger.getName());System.out.println(passenger.getCountry().getName());}}（4）在src\test\java中创建com.boda.xy.FlightTest测试类，并在该类中创建一个名为testPassenger()方法，如清单9.5所示。

在测试类的testPassenger()方法中，首先定义了配置文件的路径，然后加载配置文件创建Spring容器，并通过容器获取一个Passenger对象，最后在控制台将它们打印出来。

要在IDEA中运行测试方法，在编辑窗口中单击testPassenger()方法左侧小三角，在弹出菜单中选择RuntestPassenger()命令。使用JUnit测试testPassenger()方法，控制台输出结果如图9-4所示。依赖注入实现方式9.2.5

在Spring中，通过依赖注入的方式调用者只需完成较少的工作。当调用者乘客需要一个国家对象时，可以由Spring容器来创建该国家对象并将其注入到调用对象中。Spring的依赖注入主要有两种方式实现：设值注入。Spring容器使用属性的setter方法来注入被依赖的实例。构造注入。Spring容器使用构造方法来注入被依赖的实例。1.用设值依赖注入

设值依赖注入是指Spring容器通过调用者类的setter方法把所依赖的实例注入。例如在ProductController类中定义一个ProductService类型的成员，然后定义一个setter方法就可以注入ProductService对象。ProductController.java清单9.6publicclassProductController{privateProductServiceproductService;publicProductController(){}//定义setter方法注入一个ProductService实例publicvoidsetProductService(ProductServiceproductService){ductService=productService;}publicintaddProduct(Productproduct){productService.addProduct(product);}}这里，不是在ProductController类的构造方法中创建ProductService实例，而是定义一个setter方法，通过该方法注入一个ProductService实例，而这个实例是由Spring容器创建的。在Spring项目的src/applicationContext.xml配置文件中添加bean的定义，对设值注入的属性使用<property>元素配置，下面文件配置了controller和service两个bean，代码如下。<beanid="service"class="com.boda.service.ProductService"></bean><beanid="controller"class="com.boda.controller.ProductController"><propertyname="productServie"ref="service"></property></bean>这里首先配置了ProductService类的一个bean实例，然后在配置ProductController类的productService属性时，使用了<property>元素的ref属性引用ProductService类的一个实例。ProductService类的bean由service配置。依赖注入实现方式9.2.5

2.用构造方法依赖注入构造方法注入是指Spring容器通过调用者类的构造方法把所依赖的实例注入。基于构造方法的注入需要为调用者类定义带参数的构造方法实现，每个参数代表一个依赖。例如，在ProductController类中可以定义构造方法，如清单9.7所示。ProductController.java清单9.7publicclassProductController{privateProductServiceproductService;//定义构造方法注入ProductService的一个实例publicProductController(ProductServiceproductService){ductService=productService;}publicintaddProduct(Productproduct){productService.addProduct(product);}}这里，为ProductController类定义一个构造方法，将ProductService的一个实例作为构造方法的一个参数注入。在Spring配置文件applicationContext.xml中，对构造注入的属性使用<constructor-arg>元素配置，下面文件配置了ProductController和ProductService两个bean，代码如下。<beanid="service"class="com.boda.service.ProductService"></bean><beanid="controller"class="com.boda.controller.ProductController"><!--为controller对象构造方法注入service对象--><constructor-argref="service"/>

</bean>

设值注入和构造方法注入是目前主流的依赖注入实现方式，这两种方法各有优点，也各有缺点。Spring框架对这两种依赖注入方法都提供了良好的支持，这也为开发人员提供了更多的选择。

那么在使用Spring开发应用程序时应该选择哪一种注入方式呢？

就一般项目开发来说，应该以设值注入为主，辅之以构造方法注入作为补充，可以达到最佳的开发效率。bean的配置与实例化9.3可以把Spring容器看做是一个用于生产和管理bean大型工厂。要使用这个工厂生产和管理bean，需要开发者在配置文件中配置bean。Spring容器一般使用XML配置文件注册并管理bean之间的依赖关系。XML配置文件的根元素是<beans>，其中包含多个<bean>子元素，每个<bean>子元素定义一个bean，并描述该bean如何被装配到Spring容器中。<bean>元素可包含多个属性和一些子元素，具体如表9-2所示。构造方法初始化9.3.1Spring容器可以调用bean类的无参数或有参数构造方法实例化bean，这种方式称为构造方法实例化。下面代码就是调用ProductService类的无参数构造方法创建bean实例。<beanid="service"class="com.boda.service.ProductService"></bean>向构造方法传递参数9.3.2Spring支持通过带参数的构造方法初始化类。假设Employee类定义了如下构造方法：下面的bean定义使用<constructor-arg>子元素通过参数名指定传递给构造方法的参数值。publicEmployee(Stringname,intage){=name;this.age=age;}<beanid="employee"class="com.boda.xy.Employee"><constructor-argname="name"value="张大海"/><constructor-argname="age"value="20"/></bean>除通过名称传递参数外，Spring还支持通过索引的方式传递参数，第一个参数的索引值为0，第二个参数索引值为1，以此类推。具体如下。<beanid="employee"class="org.bu.xxxy.Employee"><constructor-argindex="0"value="张大海"/><constructor-argindex="1"value="20"/></bean>需要说明的是，采用这种方式，必须传递对应构造方法的所有参数，缺一不可。静态工厂实例化9.3.3Spring还支持通过调用类的一个工厂方法来初始化类。下面代码创建一个工厂类RobotFactory，该类中定义一个静态方法createRobot()用来实例化Robot对象，代码如下。在配置文件applicationContext.xml文件中添加配置代码。下面的bean定义展示了通过工厂方法来实例化com.boda.xy.Robot。publicclassRobotFactory{publicstaticRobotcreateRobot(){returnnewRobot("教师机器人");}}<beanname="robot"class="com.boda.RobotFactory"

factory-method="createRobot"/>使用下面代码返回配置的Robot实例。StringxmlPath="applicationContext.xml";ApplicationContextcontext=newClassPathXmlApplicationContext(xmlPath);Robotrobot=(Robot)context.getBean("robot");System.out.println(robot.getName());实例工厂实例化9.3.4在使用实例工厂实例化bean时，要求在开发者在工厂类中创建一个实例方法来创建bean的实例。在配置bean时需要使用factory-bean属性指定配置的工厂，同时还需要使用factory-method属性指定实例工厂中的实例方法。下面创建一个工厂类RobotFactory，该类中定义一个实例方法createRobot()用来实例化Robot对象，代码如下。publicclassRobotFactory{publicRobotcreateRobot(){returnnewRobot("教师机器人");;}}实例工厂实例化9.3.4在applicationContext.xml配置文件中添加配置代码。下面的bean定义展示了通过实例工厂方法来实例化com.boda.Robot。该例中使用facory-bean属性指定实例工厂，使用facory-method属性指定实例方法。下面是测试代码：<beanname="robotFactory"class="com.boda.RobotFactory"/><beanname="robot"factory-bean="robotFactory"factory-method="createRobot"/>StringxmlPath="applicationContext.xml";ApplicationContextcontext=newClassPathXmlApplicationContext(xmlPath);Robotrobot=(Robot)context.getBean("robot");System.out.println(robot.getName());销毁方法的使用9.3.5有时，希望类在销毁之前执行某些操作，这可以在bean定义中使用destroy-method属性，来指定在bean销毁前要被执行的方法。下例bean定义通过java.util.concurrent.Executors的newCachedThreadPool()静态方法创建一个java.util.concurrent.ExecutorService实例，通过destroy-method属性指定销毁方法shutdown()。这样，Spring会在销毁ExecutorService实例前，调用其shutdown()方法。<beanid="executorService"class="java.util.concurrent.Executors"factory-method="newCachedThreadPool"

destroy-method="shutdown"/>bean的装配方式9.4bean的装配可以理解为如何在Spring容器中创建bean及注入依赖关系，bean的装配方式即bean依赖注入的方式。Spring容器支持多种形式的装配方式，包括基于XML的装配、基于注解的装配和基于Java代码的装配。9.4.1基于XML的装配9.4.2基于注解的装配基于XML的装配9.4.1

基于XML的装配是指在Spring的配置文件中声明bean以及依赖注入。9.2节中介绍的依赖注入就是属于这种方式。

使用XML配置文件有两种依赖注入方式：构造注入和设值注入。使用设值注入时，在Spring的配置文件中，需要使用<bean>元素的<property>子元素为每个子元素注入值。设值注入要求bean类必须满足以下两点要求：bean类必须提供一个默认的构造方法。bean类必须为需要注入的属性提供对应的setter方法。对于使用构造注入时，在Spring的配置文件中，需要使用<bean>元素的<constructor-arg>子元素类定义构造方法的参数，可以使用其value属性或子元素设置参数值。构造注入要求bean类必须提供带参数的构造