Spring 核心技術(shù)與產(chǎn)品理念剖析【上】

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技術(shù)發(fā)展太快了，就像浪潮一樣一波接著一波，朝你迎面撲來，稍不留神就會被巨浪卷至海底而不得翻身。我們必須要學會抓住那些不變的本質(zhì)或規(guī)律，只有這樣才能屹立潮頭而不倒，乘風破浪，做這個巨變時代的弄潮兒！

2003年，Rod Johnson 創(chuàng)建了 Spring，我在那一年開始了研究生實習。2005年參加工作，通信行業(yè)，主力開發(fā)語言是
C/C++。在校勤工儉學時搗鼓過 JSP，2005年前后我開始自學 Spring 搭建個人網(wǎng)站，那時 Java 領(lǐng)域最火的開發(fā)框架組合就是：Struts +
Spring + Hibernate，SSH。2009年，我跳槽到了移動互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，主力開發(fā)語言逐漸轉(zhuǎn)為
Java。2014年，我再次跳槽進了互聯(lián)網(wǎng)金融行業(yè)，基于 Spring 擴展定制內(nèi)部開發(fā)框架，從 Spring
用戶變成了擴展開發(fā)者。2016年因參與內(nèi)部云平臺建設(shè)，我跟 Spring 的東家 Pivotal 公司還有過一次合作。隨著微服務(wù)等技術(shù)的興起，近些年我做了許多
Spring Boot\Spring Cloud 擴展定制和培訓推廣。

一晃眼十五年過去了，從取代 EJB 的輕量級開發(fā)框架開始，到無比強大的生態(tài)圈，再到 Spring Boot\Spring Cloud
重新塑身成為云原生應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域的首選框架。Spring 早已不是最初的模樣了，在它身上發(fā)生過無數(shù)變化，但唯一不變的是它仍舊穩(wěn)坐 Java
開發(fā)框架領(lǐng)域的頭把交椅?；蛟S大部分讀者都熟悉 Spring 的使用，但你知道它背后的核心技術(shù)有哪些嗎？這些年它都發(fā)生過哪些重大的變化？它演進至 Spring
Boot/Spring Cloud 的原因是什么？它的成功源于哪些關(guān)鍵的產(chǎn)品設(shè)計理念？...... 熟悉 Spring
的使用僅僅是"知其然"，唯有"知其所以然"，我們才能真正融會貫通用好它?？靵戆?，千萬不要錯過！老兵用血汗經(jīng)驗為你剖析那些風云變幻中的不變量：

* Spring 背后的核心技術(shù)
* Spring 演進發(fā)展的歷程
* Spring Cloud 蝶變重生
* Spring 的產(chǎn)品設(shè)計理念
* Spring 的產(chǎn)品推廣策略
* ......?
適讀人群：開發(fā)、測試、架構(gòu)、產(chǎn)品等

* 1. Spring 背后的核心技術(shù)
Java EE 或 J2EE，都是 Java?Platform Enterprise Edition
的簡稱，它是一套開發(fā)分布式企業(yè)級應(yīng)用的規(guī)范和標準，由一整套服務(wù)（Services）、應(yīng)用程序接口（APIs）和協(xié)議構(gòu)成，下面是 J2EE
涵蓋的13種技術(shù)規(guī)范：?

* JDBC：Java Database Connectivity　
* JNDI：Java Naming and Directory Interface
* EJB：Enterprise Java Bean
* RMI：Remote Method Invocation
* Java IDL for CORBA?
* JSP：Java Server Pages
* Java Servlet
* XML：Extensible Markup Language
* JMS：Java Message Service
* JTA：Java Transaction API
* JTS：Java Transaction Service
* Java Mail
* JAF：JavaBeans Activation Framework?
生產(chǎn)力決定生產(chǎn)關(guān)系，而科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力。Java 最早是由 Sun?Microsystems 公司發(fā)明的高級編程語言，EJB 也是由
Sun?Microsystems 公司推行的 J2EE 標準規(guī)范，而 Spring 卻取代 EJB
成了事實標準，以世俗的眼光看，這是一個經(jīng)典的以弱勝強的故事。當時，EJB 的背后有許多知名的商業(yè)公司提供強力支持，而 Spring 僅僅是 Rod
Johnson 個人的玩票作品，為什么最終結(jié)局出乎意料呢？其實，弱是無法勝強的，只是當時世人看不懂 Spring 比 EJB
強在什么地方，現(xiàn)在我們再去剖析就知道它強在技術(shù)上，先進的技術(shù)造就了 Spring 的輕量和易用，再加上開源免費的商業(yè)模式，最終贏得用戶。

那究竟哪些核心技術(shù)造就了 Spring 的輝煌呢？除了最著名的控制反轉(zhuǎn) IOC、依賴注入 DI 和面向切面編程 AOP 等外，還有
MVC、Taglib、ORM、Annotation 等，以及對 J2EE 其他標準規(guī)范的支持，包括：JDBC、JNDI、RMI、JMS
等，接下來我們簡單介紹一下這些關(guān)鍵技術(shù)，如果想更加深入的了解，大家可以找資料做專題學習。?

* 1.1 IOC / DI / AOP
Spring 作為開源框架，為了降低企業(yè)應(yīng)用的開發(fā)復雜度的人創(chuàng)建，但現(xiàn)在它已經(jīng)不限于企業(yè)應(yīng)用這個領(lǐng)域了，而是一個輕量級的控制反轉(zhuǎn) IoC（Inversion
of Control）和面向切面 AOP（Aspect Oriented Programming）的容器框架。通過 IoC
技術(shù)讓應(yīng)用達到松耦合的目的，通過面向切面編程分離業(yè)務(wù)邏輯與系統(tǒng)服務(wù)。IoC 容器負責管理所有應(yīng)用對象的配置和生命周期，將簡單的組件配置、組合成為復雜的應(yīng)用。

控制反轉(zhuǎn) IoC 的另外一個說法就是依賴注入 DI（Dependency
Injection），它規(guī)范了對象與被依賴對象之間的裝配過程，對象通過構(gòu)造器參數(shù)、工廠方法參數(shù)、屬性設(shè)置函數(shù)來聲明依賴關(guān)系。IoC 容器提供裝配和管理
Bean 功能，整個裝配過程由 IoC 容器調(diào)度控制的，它在創(chuàng)建對象實例過程中將其所依賴的實例注入，這跟 Bean 直接通過構(gòu)造器或者 Service
Locator 模式自己控制初始化或定位所依賴實例的過程是相反的。



接口 org.springframework.context.ApplicationContext 就代表了 Spring IoC
容器，它負責初始化、配置、裝配和管理全部 Bean。IoC 容器通過讀取 XML、注解或 Java
類中配置元數(shù)據(jù)獲得初始化、配置和裝配相關(guān)的指令，我們采用上述配置方式來描述構(gòu)成應(yīng)用的對象及彼此之間的依賴關(guān)系。IoC/DI
讓應(yīng)用不再強依賴框架，借助配置文件、注解等方式就可以靈活裝配出應(yīng)用程序，前端 Web
框架已經(jīng)興替了無數(shù)款：Struts、Webwork、JSF、Tapestry、AngularJS、React、Vue
等等，持久層也有不少選擇：Hibernate、iBatis、MyBatis 等，但裝配領(lǐng)域唯有 Spring 一枝獨秀。

從裝配這個角度看，Spring 對業(yè)務(wù)是非侵入性的，業(yè)務(wù)代碼不依賴 Spring，即剝離 Spring
重新?lián)Q一套框架或者自己寫一套組裝代碼，原先的業(yè)務(wù)代碼是可以重用的。IoC 最初的目的就是充分利用 OO
的多態(tài)性，通過配置文件而不是硬編碼來實例和裝配對象，這樣就為具備了為不同客戶場景提供服務(wù)的靈活性。



AOP
通過靜態(tài)期預編譯或運行期動態(tài)代理等方式實現(xiàn)不修改源代碼的情況下給程序動態(tài)統(tǒng)一添加功能，它給出了獨特的編程視角，以切面方式控制系統(tǒng)的各個處理環(huán)節(jié)，為許多業(yè)務(wù)場景提供優(yōu)雅的解決方案，例如：將日志記錄、性能統(tǒng)計、安全控制、事務(wù)處理、異常處理等代碼從業(yè)務(wù)邏輯代碼中劃分出來，修改這些行為時不影響業(yè)務(wù)代碼。?

* 1.2 MVC / MVP / MMVM


* 視圖（View）：用戶交互界面，數(shù)據(jù)展示。
* 控制器（Controller）：處理請求的業(yè)務(wù)邏輯，選擇視圖展示。
* 模型（Model）：業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)保存訪問操作。
* View 接受用戶操作指令，并傳送指令至 Controller。
* Controller 完成業(yè)務(wù)邏輯處理之后，要求 Model 改變狀態(tài)。
* Model 將新數(shù)據(jù)發(fā)送到 View，用戶得到更新反饋。


MVP 模式將 MVC 中的 Controller 改為 Presenter，同時改變了通信方向。

* 每個部件之間的通信都是雙向的。
* View 跟 Model 不直接交互，全部通過 Presenter 傳遞。
* View 非常薄，不包含任何業(yè)務(wù)邏輯，稱作"被動視圖"（Passive View），即沒有任何主動性，而 Presenter
非常厚，所有邏輯都部署在那里。


MVVM 模式將 Presenter 改名為 ViewModel，基本上與 MVP
模式完全一致。唯一的區(qū)別是，它采用雙向綁定（data-binding）：View 的變動，自動反映在 ViewModel，反之亦然。React?和?Vue
等都采用這種模式。?

* 1.3 JDBC / ORM?
Java 數(shù)據(jù)庫連接 JDBC（Java DataBase Connectivity）是用于執(zhí)行 SQL 語句的 Java
API，可以為多種關(guān)系數(shù)據(jù)庫提供統(tǒng)一訪問：



?對象關(guān)系映射 ORM（Object Relational Mapping），是一種用于實現(xiàn)面向?qū)ο缶幊陶Z言里對象跟不同類型關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換技術(shù)：



* 2. Spring 演進發(fā)展的歷程
2002年，老兵哥我本科畢業(yè)，當時正是 J2EE、EJB 最火的時候，許多業(yè)內(nèi)知名的大公司（例如：Sun Microsystems、Oracle、IBM
等）都在推動 EJB 相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和落地。當年還是年輕小伙的美國人 Rod Johnson 認為 EJB 太過于臃腫，并不是所有項目都適用 EJB
這種重型框架，他堅信有其他更加優(yōu)雅的解決方案。為了驗證自己的想法，Rod Johnson 在2002年10月出版了一本書《Expert one on one
J2EE?development without EJB》，在書中他剖析了 J2EE、EJB 框架中存在的一些關(guān)鍵缺陷。Rod Johnson 堅定地認為：

* J2EE 應(yīng)該變得更易于使用。
* 面向接口（Interface）編程要優(yōu)于面向類（Class），面向接口可以極大地降低復雜度。
* JavaBean 提供了一種非常好的應(yīng)用配置途徑。
* 面向?qū)ο笤O(shè)計比任何一種實現(xiàn)技術(shù)都更加重要，包括 J2EE。
* 檢查型異常在 Java 當中被過度使用，當系統(tǒng)不能從異常中恢復時，平臺不應(yīng)該強迫你去捕獲異常。
* 可測試性是非常重要的，像 Spring 這樣的平臺應(yīng)該幫助你把代碼變得更易于測試。
* 使用 Spring 應(yīng)該是件愉悅的事情。
* 用戶的應(yīng)用代碼不應(yīng)該依賴任何 Spring 的 APIs。
* Spring 不應(yīng)該跟現(xiàn)在已有的優(yōu)秀解決方案競爭，而是要開放地集成這些第三方組件。
同時，他提出了一套基于普通 Java 類依賴注入的輕量級解決方案，并且以一個在線座位預定系統(tǒng)為例演示了如何在不使用 EJB
的情況下構(gòu)建高質(zhì)量、可擴展的系統(tǒng)。為了構(gòu)建這個演示應(yīng)用，他編寫了超過 30,000
行的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)代碼，隨書籍開源而別廣泛引用。由于該開源工程的根包命名為：com.interface21，所以大家最初稱這套開源框架為：Interface21，它就是
Spring 的前身，這是一個無心插柳柳成蔭的故事。

隨著 Interface21 被越來越多的用戶認可及使用，Rod Johnson 擁有了跟 EJB
分庭抗禮的勇氣和信心，后來他就開始全職投入，并在2004年3月24日對外發(fā)布了 Spring Framework 1.0 final。當時，整個 Spring
就是一個完整的項目，所有功能都包含在這個項目當中，其中包含最核心的控制反轉(zhuǎn) IOC 和面向切面編程
AOP，除此之外還包括：JDBC、Mail、ORM、事務(wù)、定時任務(wù)、Spring MVC等配套功能。

站在今天回望過去，當年 Rod Johnson 還做對了一件事情，就是擁抱開放、開源，在 Spring 1.x
階段就已經(jīng)支持許多第三方開源框架了，例如：Struts、Hibernate、iBatis、模板引擎等。從 Spring
誕生到現(xiàn)在的十五年左右時間，正是軟件開源運動蓬勃發(fā)展的十五年。Spring
借助開源社區(qū)的力量，匯聚全球貢獻者，才形成了無比強大的生態(tài)圈，才具備了與傳統(tǒng)軟件業(yè)巨頭競爭的能力，而 EJB 選擇了封閉，差之毫厘謬以千里。

* 2.1 Spring 1.x
Spring 1.x 主要滿足了當時正在興起的企業(yè)應(yīng)用規(guī)?；_發(fā)需求，當時 J2EE 應(yīng)用的經(jīng)典架構(gòu)是分層架構(gòu)：表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層、持久層，最流行的組合就是
SSH：Struts、Spring、Hibernate。Spring 1.x 僅僅支持基于 XML 的配置，確保用戶代碼不依賴 Spring。Spring
1.x
主要包含了以下功能模塊：aop、beans、context、core、dao、ejb、jdbc、jndi、mail、metadata、orm、remoting、scheduling、transation、ui、util、validation、web
等。



* 2.2 Spring 2.x
相對于 Spring 1.x，2.x 并沒有發(fā)生太大的改動，主要是在 1.x
的基礎(chǔ)上漸進式的增強，增加了下述新的功能模塊：cache.ehcache、instrument、jca、jms、jmx、scripting、stereotype
等。



老兵哥覺得，用戶就像手中的沙子，抓的越緊漏的越快，Spring 倡導不綁定用戶，業(yè)務(wù)代碼不依賴 Spring，隨時可以從 Spring
遷移到其他框架下，Spring 對松耦合的堅持反而讓越來越多的用戶從 EJB 轉(zhuǎn)投至它的名下。在勢頭正猛之時，Spring 2.x 順勢推出了對 Java
Annotation 的支持。雖然基于注解的配置對用戶代碼存在一定的入侵，但該特性可以極大地方便用戶，配置跟代碼在一起，這樣更加直觀便于維護。

* 2.3 Spring 3.x
Spring
以簡單適配的方式集成第三方開源組件，隨著它本身的功能越來越豐富，以及生態(tài)圈越來越強大，單個項目工程已經(jīng)無法滿足開發(fā)、維護和使用的要求了，Spring 3.x
將原先單個工程項目拆解成多個子項目，這樣方便用戶按需選用，不像先前的版本，不管用與不用都要引入全部模塊?；麨榱悖@個變化帶來了非常大的影響，Spring
不僅是功能模塊的堆積了，它開始標準化集成相關(guān)的技術(shù)了，這有利于構(gòu)建更加龐大的生態(tài)，也更利于獲得新的用戶。

為什么這么說呢？原先 Spring
是一個整體，用戶選不選它是比較大的技術(shù)決策，而現(xiàn)在每個組件都是可以單獨引入的，相對原先的決策范圍變小了，風險也就降低了，用戶可以先小范圍試用，降低了用戶上車的難度。等用戶使用上
Spring 的組件，那么跟用戶就建立了連接，讓用戶有更多機會了解 Spring，從而影響用戶選用更多的組件。?

Spring 框架被拆解成多個組件，它可以為不同應(yīng)用架構(gòu)提供基礎(chǔ)的支持，包括消息、事務(wù)管理、持久化和前端組件等，它不僅包括 Servlet-based 的
Spring MVC 前端 Web 框架，還包括 Spring WebFlux 等響應(yīng)式 Web 框架，用戶可以按需選擇。



在支持 XML、Annotation 配置的基礎(chǔ)上，Spring 3.x 還擴展了基于 Java 類的配置。Spring Framework 增加了
Expression、Instructment、Tomcat、oxm 等組件，同時將原來的 Web 細分為：Portlet、Servlet。

* 2.4 Spring 4.x
沿著 Spring 3.x 組件化的方向，4.x 繼續(xù)升級演進升級，Spring Framework 擴充了
Groovy、Messaging、Webmvc、Tiles2、Websocket 等功能組件。同時，Spring 還有條升級主線就是適配 Java
的版本，全面支持Java 8.0，支持 Lambda 表達式等。隨著 RESTful 架構(gòu)風格被越來越多的用戶所采用，Spring 4.x 也提供了
RestController 等注解新特性。



* 2.5 Spring 5.x
軟件技術(shù)更新?lián)Q代非常迅速，稍不留神就可能落后于時代，Spring 5.x 緊跟 Java 相關(guān)技術(shù)的更新迭代，不斷適配最新版本的
Java，同時不斷重構(gòu)優(yōu)化自身核心框架代碼，支持函數(shù)式、響應(yīng)式編程模型。我們說歷史有其必然律，曾經(jīng)屠龍的勇士終將變成惡龍，近十年的升級演進讓 Spring
越來越強大的同時也變得異常復雜，曾經(jīng)靠輕量化、易于使用等特點戰(zhàn)勝了 EJB，現(xiàn)如今卻變得跟 EJB 一樣臃腫了，Spring 能否掙脫這個歷史的必然律嗎？

* 2.6 Spring Boot
老兵哥是從 2.x 開始加入 Spring 陣營的，期間跟隨 Spring
的升級演進一路走來，對它還算是熟悉了解的，這背后沉淀著十年左右的背景知識及使用經(jīng)驗。但對于剛剛參加工作不久的新人來說，Spring
顯得太龐大、太復雜了。任何專業(yè)技能的精進都離不開長時間的學習和實踐，但現(xiàn)實告訴我們，新人才是大部分企業(yè)中應(yīng)用開發(fā)的主力人群。能否適應(yīng)環(huán)境變化滿足這些新生力量的訴求，將決定
Spring 能否繼續(xù)穩(wěn)坐 Java 應(yīng)用開發(fā)框架的頭把交椅。

老兵哥近兩年在公司內(nèi)部推廣微服務(wù)架構(gòu)，微服務(wù)的實現(xiàn)方法有許多種，但關(guān)鍵要從用戶視角出發(fā)?，F(xiàn)在九零后是主力開發(fā)人群，完整的 Spring
技術(shù)棧對他們來說挑戰(zhàn)太大了，他們?nèi)狈ψ銐虻膭恿W習如此繁雜的技術(shù)。這時候我們必須要從技術(shù)視角轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品視角，了解用戶的真實想法，降低他們學習使用 Spring
的難度。

在這個關(guān)鍵的時間點上，Spring
不忘初心，重新回到輕量化這個出發(fā)點上，采用約定優(yōu)先配置的理念對復雜度做了封裝，對用戶屏蔽了許多實現(xiàn)細節(jié)。就像計算機的芯片技術(shù)異常復雜，但普通用戶不需要懂太多電子電路知識就可以使用，現(xiàn)在新人們也不要掌握太多背景知識就可以使用
Spring Boot
做開發(fā)了。這是我們技術(shù)人普遍缺乏的產(chǎn)品思維，經(jīng)常碰見以復雜炫技的技術(shù)人，再牛的技術(shù)，如果不能被更多用戶使用，那也終將被淘汰。產(chǎn)品思維就是站在用戶的視角看問題，往用戶方向多走一步。對于如此大體量的
Spring 來說，這不啻于涅槃再生。

考慮到我們每個人的工作學習情況不同，平時遇到的問題也不同，本文內(nèi)容無法覆蓋所有人遇到的問題，歡迎大家留言提問，也歡迎關(guān)注「 IT老兵哥 」交流互動，謝謝！



關(guān)注「?IT老兵哥?」，賦能程序人生！

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