设计模式

三层架构

三层架构是一种十分完善的软件应用程序架构，它将应用程序组织成三个逻辑和物理计算层：表示层（或用户界面）、应用层（负责处理数据）和数据层（负责存储和管理与应用程序相关的数据）。 ——IBM

表示层(UI)

表示层是应用程序的用户界面和通信层，最终用户在此与应用程序进行交互。 其主要目的是向用户显示信息并从用户收集信息。

应用层(BLL)

应用层，也称为逻辑层或中间层，是应用程序的核心。 在这一层，通过业务逻辑（即一组特定的业务规则）来处理表示层中收集的信息，有时还包括数据层中的其他信息。 应用层还可以添加、删除或修改数据层中的数据。

数据层(DAL)

数据层有时称为数据库层、数据访问层或后端，用于存储和管理应用程序所处理的信息。 这可以是关系数据库管理系统，例如 PostgreSQL、MySQL、MariaDB、Oracle、DB2、Informix 或 Microsoft SQL Server，也可以是 NoSQL 数据库服务器，如 Cassandra、CouchDB 或 MongoDB。

在三层应用程序中，所有通信均通过应用层进行。 表示层和数据层无法直接相互通信。

处理请求的流程为：

MVC

MVC模式（Model View Controller）用一种业务逻辑、数据、界面显示分离的方法组织代码，将业务逻辑聚集到一个部件里面，在改进和个性化定制界面及用户交互的同时，不需要重新编写业务逻辑。

  • 模型（Model）：后端，包含了所有数据逻辑，可以直接对数据库进行访问
  • 视图（View）：前端界面或 GUI，负责展示数据，不包含程序逻辑
  • 控制器（Controller）：应用的大脑，控制数据如何展示

MVC架构同样尝试降低系统耦合度，分离不同的部分(视图和数据模型的分离、视图和表现逻辑(Controller)的分离)，提高可维护性和工程化管理。

MVC模式可以看做是对三层架构中表现层的一种细分优化。

*框架(Framework)

框架是一组可重用的软件组件(Components)集合，是一个集成了基本结构、规范、设计模式、编程语言和程序库等基础组件的软件系统，旨在解决特定领域中的常见问题，帮助开发人员更高效、更稳定地实现软件开发目标。

站在文件结构的角度理解框架，可以将框架总结：框架 = jar包+配置文件

框架更像是约定好的规范，按照特定的范式，使用封装好的API，进行开发，降低开发过程中的沟通以及后续维护的成本

Spring

Spring 是一款主流的 Java EE 轻量级开源框架，目的是用于简化 Java 企业级应用的开发难度和开发周期。

广义上的Spring是由Spring发展而来的多个不同子项目（模块）组成的成熟技术，包括Spring Framework、Spring MVC、SpringBoot、Spring Cloud、Spring Data、Spring Security 等。其中 Spring Framework 是其他子项目的基础和核心。

SpringFramework

SpringFramework是一个开源的应用程序框架，是Spring全家桶的其他所有框架的基础。

其核心概念和模块是IoC(Inverse of Control，控制反转)和AOP(Aspect Oriented Programming，面向切面编程)，此外还有DI(Dependency Injection，依赖注入)和TX(声明式事务管理)等

Spring IoC容器

IoC 是 Inversion of Control 的简写，译为“控制反转”，它不是一门技术，而是一种设计思想，是一个重要的面向对象编程法则，能够指导我们如何设计出松耦合、更优良的程序。

Spring 通过 IoC 容器来管理所有 Java 对象的实例化和初始化，控制对象与对象之间的依赖关系。我们将由 IoC 容器管理的 Java 对象称为 Spring Bean，它与使用关键字 new 创建的 Java 对象没有任何区别。

IoC 容器是 Spring 框架中最重要的核心组件之一，它贯穿了 Spring 从诞生到成长的整个过程。

组件是映射到应用程序中所有可重用组件的Java对象，应该是可复用的功能对象

Spring IoC 是一个容器，因为它包含并且管理组件对象的生命周期。组件享受到了容器化的管理，替程序员屏蔽了组件创建过程中的大量细节，极大的降低了使用门槛，大幅度提高了开发效率。

Spring管理组件的容器所进行的行为包括存储组件、创建和销毁组件、管理组件间依赖关系等

容器接口

BeanFactory 接口提供了配置框架和基本功能，能够管理任何类型的对象，它是SpringIoC容器标准化超接口

ApplicationContext 是 BeanFactory 的子接口。它是对BeanFactory的扩展：

  • 更容易与 Spring 的 AOP 功能集成
  • 消息资源处理（用于国际化）
  • 特定于应用程序给予此接口实现，例如Web 应用程序的 WebApplicationContext

IoC 容器管理配置方式

有三种配置方式：

  • XML：使用XML文件配置，是最早的配置方式，当前开发已经很少用了
  • 注解方式：在Bean类上添加相应的注解(如@Component @Service @Autowired)将Bean注册到 IoC 容器中
  • Java配置类：在Java类中通过注解@Configuration @Bean等实现Bean和依赖关系的配置

后两种配置方式采用较多。

总结

  • IoC容器

    负责实例化、配置和组装Bean的核心容器

  • IoC 控制反转

    IoC 主要是针对对象的创建和调用控制而言的，也就是说，当应用程序需要使用一个对象时，不再是应用程序直接创建该对象，而是由 IoC 容器来创建和管理，即控制权由应用程序转移到 IoC 容器中，也就是“反转”了控制权。这种方式基本上是通过依赖查找的方式来实现的，即 IoC 容器维护着构成应用程序的对象，并负责创建这些对象

  • DI 依赖注入

    IoC 主要是针对对象的创建和调用控制而言的，也就是说，当应用程序需要使用一个对象时，不再是应用程序直接创建该对象，而是由 IoC 容器来创建和管理。DI就是 IoC 思想的实现

配置实例一

使用 @Configuration 注解将一个普通的类标记为 Spring 的配置类。

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import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.PropertySource;

//标注当前类是配置类，替代application.xml    
@Configuration
//使用注解读取外部配置，替代 <context:property-placeholder标签
@PropertySource("classpath:application.properties")
//使用@ComponentScan注解,可以配置扫描包,替代<context:component-scan标签
@ComponentScan(basePackages = {"com.example.components"})
public class MyConfiguration {
    
}

测试创建 IoC 容器

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// AnnotationConfigApplicationContext 根据配置类创建 IOC 容器对象
ApplicationContext iocContainerAnnotation = 
new AnnotationConfigApplicationContext(MyConfiguration.class);

@Configuration指定一个类为配置类，可以添加配置注解，替代配置xml文件

@ComponentScan(basePackages = {“包”,”包”}) 替代<context:component-scan标签实现注解扫描

@PropertySource(“classpath:配置文件地址”) 替代 <context:property-placeholder标签

配置实例二

将Druid连接池对象存储到 IoC 容器：第三方jar包的类添加到 IoC 容器，无法使用@Component等相关注解，因为源码jar包内容为只读模式

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//标注当前类是配置类，替代application.xml    
@Configuration
//引入jdbc.properties文件
@PropertySource({"classpath:application.properties","classpath:jdbc.properties"})
@ComponentScan(basePackages = {"com.atguigu.components"})
public class MyConfiguration {

    //如果第三方类进行IoC管理,无法直接使用@Component相关注解
    //解决方案: xml方式可以使用<bean标签
    //解决方案: 配置类方式,可以使用方法返回值+@Bean注解
    @Bean
    public DataSource createDataSource(@Value("${jdbc.user}") String username,
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                                       @Value("${jdbc.url}")String url,
                                       @Value("${jdbc.driver}")String driverClassName){
        //使用Java代码实例化
        DruidDataSource dataSource = new DruidDataSource();
        dataSource.setUsername(username);
        dataSource.setPassword(password);
        dataSource.setUrl(url);
        dataSource.setDriverClassName(driverClassName);
        //返回结果即可
        return dataSource;
    }
}

配置总结

  • 使用@Configuration注解标记配置类

  • 标记IoC注解：@Component, @Service, @Controller, @Repository

  • 标记DI注解：@Autowired，@Qualifier，@Resource，@Value

  • 引入外部配置文件：

    @PropertySource({"classpath:application.properties","classpath:jdbc.properties"})

注解 说明
@Component 该注解用于描述 Spring 中的 Bean，它是一个泛化的概念，仅仅表示容器中的一个组件（Bean），并且可以作用在应用的任何层次，例如 Service 层、Dao 层等。 使用时只需将该注解标注在相应类上即可。
@Repository 该注解用于将数据访问层（Dao 层）的类标识为 Spring 中的 Bean，其功能与 @Component 相同。
@Service 该注解通常作用在业务层（Service 层），用于将业务层的类标识为 Spring 中的 Bean，其功能与 @Component 相同。
@Controller 该注解通常作用在控制层（如SpringMVC 的 Controller），用于将控制层的类标识为 Spring 中的 Bean，其功能与 @Component 相同。

面向切面编程AOP

AOP可以说是OOP（Object Oriented Programming，面向对象编程）的补充和完善。它利用一种称为”横切”的技术，剖解开封装的对象内部，并将那些影响了多个类的公共行为封装到一个可重用模块，并将其命名为”Aspect”，即切面。所谓”切面”，简单说就是那些与业务无关，却为业务模块所共同调用的逻辑或责任封装起来，便于减少系统的重复代码，降低模块之间的耦合度，并有利于未来的可操作性和可维护性。

AOP思想主要的应用场景

AOP（面向切面编程）是一种编程范式，它通过将通用的横切关注点（如日志、事务、权限控制等）与业务逻辑分离，使得代码更加清晰、简洁、易于维护。AOP可以应用于各种场景，以下是一些常见的AOP应用场景：

  1. 日志记录：在系统中记录日志是非常重要的，可以使用AOP来实现日志记录的功能，可以在方法执行前、执行后或异常抛出时记录日志。
  2. 事务处理：在数据库操作中使用事务可以保证数据的一致性，可以使用AOP来实现事务处理的功能，可以在方法开始前开启事务，在方法执行完毕后提交或回滚事务。
  3. 安全控制：在系统中包含某些需要安全控制的操作，如登录、修改密码、授权等，可以使用AOP来实现安全控制的功能。可以在方法执行前进行权限判断，如果用户没有权限，则抛出异常或转向到错误页面，以防止未经授权的访问。
  4. 性能监控：在系统运行过程中，有时需要对某些方法的性能进行监控，以找到系统的瓶颈并进行优化。可以使用AOP来实现性能监控的功能，可以在方法执行前记录时间戳，在方法执行完毕后计算方法执行时间并输出到日志中。
  5. 异常处理：系统中可能出现各种异常情况，如空指针异常、数据库连接异常等，可以使用AOP来实现异常处理的功能，在方法执行过程中，如果出现异常，则进行异常处理（如记录日志、发送邮件等）。
  6. 缓存控制：在系统中有些数据可以缓存起来以提高访问速度，可以使用AOP来实现缓存控制的功能，可以在方法执行前查询缓存中是否有数据，如果有则返回，否则执行方法并将方法返回值存入缓存中。
  7. 动态代理：AOP的实现方式之一是通过动态代理，可以代理某个类的所有方法，用于实现各种功能。

综上所述，AOP可以应用于各种场景，它的作用是将通用的横切关注点与业务逻辑分离，使得代码更加清晰、简洁、易于维护。是一种区别于OOP的编程思维，用来完善和解决OOP的非核心代码冗余和不方便统一维护等问题。