詳細(xì)介紹Java Spring家族的技術(shù)體系

一、Why

Spring Boot 在傳統(tǒng) Spring 框架的基礎(chǔ)上做了創(chuàng)新和優(yōu)化，將開發(fā)人員從以往煩瑣的配置工作中解放出來，并提供了大量即插即用的集成化組件，從而解決了各種組件之間復(fù)雜的整合過程，大大提高了開發(fā)效率，降低了維護成本。

比如， 原本使用的是 Spring MVC 框架， 在整個開發(fā)過程中，除了需要編寫一大堆配置文件、針對每個層次引入專門的開發(fā)組件外，還需要獨立部署和管理應(yīng)用服務(wù)器。最后，為了對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行有效監(jiān)控，還需要引入一些并不好用的外部框架。

而使用了 Spring Boot 框架，因為它直接解決了使配置 、 編程 、 部署 、 監(jiān)控 ，好用、簡單又高效。

越來越強大的 Spring Boot 儼然是 Java EE 領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)框架了。熟練掌握 Spring Boot 中的各項技術(shù)組件，并能夠在一定程度上掌握其內(nèi)部運行機制，是從事 Java 應(yīng)用程序開發(fā)的基本要求，也是學(xué)習(xí) Spring Cloud 等微服務(wù)開發(fā)框架的基礎(chǔ)。

二、Spring 家族技術(shù)生態(tài)全景圖

Spring 框架自 2003 年由 Rod Johnson 設(shè)計并實現(xiàn)以來，經(jīng)歷了多個重大版本的發(fā)展和演進，已經(jīng)形成了一個龐大的家族式技術(shù)生態(tài)圈。目前，Spring 已經(jīng)是 Java EE 領(lǐng)域最流行的開發(fā)框架，在全球各大企業(yè)中都得到了廣泛應(yīng)用。

讓我們先來看一下 Spring 家族技術(shù)生態(tài)的全景圖。

訪問 下Spring 的官方網(wǎng)站 https://spring.io/

從圖中可以看到，這里羅列了 Spring 框架的七大核心技術(shù)體系，分別是微服務(wù)架構(gòu)、響應(yīng)式編程、云原生、Web 應(yīng)用、Serverless 架構(gòu)、事件驅(qū)動以及批處理

這些技術(shù)體系各自獨立但也有一定交集，例如微服務(wù)架構(gòu)往往會與基于 Spring Cloud 的云原生技術(shù)結(jié)合在一起使用，而微服務(wù)架構(gòu)的構(gòu)建過程也需要依賴于能夠提供 RESTful 風(fēng)格的 Web 應(yīng)用程序等。

另一方面，在具備特定的技術(shù)特點之外，這些技術(shù)體系也各有其應(yīng)用場景。

舉個例子

• 如果我們想要實現(xiàn)日常報表等輕量級的批處理任務(wù)，而又不想引入 Hadoop 這套龐大的離線處理平臺時，使用基于 Spring Batch 的批處理框架是一個不錯的選擇
• 如果想要實現(xiàn)與 Kafka、RabbitMQ 等各種主流消息中間件之間的集成，屏蔽這些中間件在使用上的差別，那么使用基于 Spring Cloud Stream 的事件驅(qū)動架構(gòu)對外提供了統(tǒng)一的 API， 屏蔽了內(nèi)部各個中間件在實現(xiàn)上的差異性。

在日常開發(fā)過程中，如果構(gòu)建單塊 Web 服務(wù)，可以采用 Spring Boot。如果想要開發(fā)微服務(wù)架構(gòu)，那么就需要使用基于 Spring Boot 的 Spring Cloud，而 Spring Cloud 同樣內(nèi)置了基于 Spring Cloud Stream 的事件驅(qū)動架構(gòu)。

同時， 特別強調(diào)的是響應(yīng)式編程技術(shù)。響應(yīng)式編程是 Spring 5 引入的最大創(chuàng)新，代表了一種系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計和實現(xiàn)的技術(shù)方向。因此，我們也將從 Spring Boot、Spring Cloud 以及 Spring 響應(yīng)式編程這三個技術(shù)體系進行切入，看看 Spring 具體能夠為我們解決開發(fā)過程中的哪些問題。

三、Spring Framework 的整體架構(gòu)

當(dāng)然，所有我們現(xiàn)在能看到的 Spring 家族技術(shù)體系都是在 Spring Framework 基礎(chǔ)上逐步演進而來的。在介紹上述技術(shù)體系之前，我們先簡單了解下 Spring Framework 的整體架構(gòu)，如下圖所示：

【4.x】

四、Spring Boot 與 Web 應(yīng)用程序

Spring Boot 構(gòu)建在 Spring Framework 基礎(chǔ)之上，是新一代的 Web 應(yīng)用程序開發(fā)框架。

我們可以通過下面這張圖來了解 Spring Boot 的全貌：

通過瀏覽 Spring 的官方網(wǎng)站，我們可以看到 Spring Boot 已經(jīng)成為 Spring 中頂級的子項目。自 2014 年 4 月發(fā)布 1.0.0 版本以來，Spring Boot 儼然已經(jīng)發(fā)展為 Java EE 領(lǐng)域開發(fā) Web 應(yīng)用程序的首選框架。

先來感受一下使用 Spring Boot 開發(fā)一個 RESTful風(fēng)格 的 HTTP 端點所需要做的編碼工作，如下所示：

@SpringBootApplication

@RestController

public class DemoApplication {
 
    @GetMapping("/helloworld")

	public String hello() { 

	    return "Hello World!";

	}

 

	public static void main(String[] args) {

        SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);

    }

}

一個經(jīng)典的“Hello World”程序，而且使用 Spring Boot 來構(gòu)建這樣一個支持 RESTful 風(fēng)格的 Web 應(yīng)用程序只需要幾秒鐘。

一旦創(chuàng)建了一個 Spring Boot 應(yīng)用程序，并添加類似上面的 DemoApplication 類，我們就可以啟動 Spring Boot 內(nèi)置的 Web 服務(wù)器并監(jiān)聽 8080 端口，剩余的一切工作 Spring Boot 都幫你自動完成了。

五、支持運行期內(nèi)嵌容器(傳統(tǒng) Web 容器& 非阻塞式容器)

Spring Boot 具備了傳統(tǒng) Spring 框架所不具備的功能特性，即支持運行期內(nèi)嵌容器（包含 Tomcat、Jetty 等支持 Servlet 規(guī)范的多款傳統(tǒng) Web 容器）。

在最新的 Spring Boot 2.X 版本中，還提供了對 Netty 以及集成 Servlet 3.1+ 的非阻塞式容器的支持?；谶\行期內(nèi)嵌容器機制。

開發(fā)人員想要啟動Web 服務(wù)只需要使用一行 java –jar 命令就可以了。

六、自動配置

我們還發(fā)現(xiàn) Spring Boot 的核心功能就是自動配置。

我們可以看到 Spring Boot 并沒有像以前使用 Spring MVC 一樣需要指定一大堆關(guān)于 HTTP 請求和響應(yīng)的 XML 配置。

事實上，Spring Boot 的運行過程同樣還是依賴于 Spring MVC，但是它把原本需要開發(fā)人員指定的各種配置項設(shè)置了默認(rèn)值，并內(nèi)置在了運行時環(huán)境中，例如默認(rèn)的服務(wù)器端口就是 8080，如果我們不需要對這些配置項有定制化需求，就可以不做任何的處理，采用既定的開發(fā)約定即可。這就是 Spring Boot 所倡導(dǎo)的約定優(yōu)于配置（Convention over Configuration）設(shè)計理念。

七、內(nèi)置的監(jiān)控機制

另外，相較傳統(tǒng)的 Spring 框架，Spring Boot 的一大亮點是引入了內(nèi)置的監(jiān)控機制，這是通過 Actuator 組件（常見的包括內(nèi)存信息、JVM 信息、垃圾回收信息等）來實現(xiàn)的?；?Actuator 組件，一方面我們可以查看包含自動配置在內(nèi)的應(yīng)用程序詳細(xì)信息，另一方面可以實時監(jiān)控該應(yīng)用程序的運行時健康狀態(tài)。

可以看到，Spring Boot 的上述功能實際上從多個維度簡化了 Web 應(yīng)用程序的開關(guān)過程，這些維度包含編碼、配置、部署和監(jiān)控等。

八、Spring Cloud (Netflix)與微服務(wù)架構(gòu)

Spring Cloud 構(gòu)建在 Spring Boot 基礎(chǔ)之上，它的整體架構(gòu)圖如下所示：

技術(shù)組件的完備性是 Spring Cloud 框架的主要優(yōu)勢，它集成了業(yè)界一大批知名的微服務(wù)開發(fā)組件。Spring Cloud 的核心組件如下圖所示

可以看到，基于 Spring Boot 的開發(fā)便利性，Spring Cloud 巧妙地簡化了微服務(wù)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的開發(fā)過程，Spring Cloud 包含上圖中所展示的服務(wù)發(fā)現(xiàn)注冊、API 網(wǎng)關(guān)、配置中心、消息總線、負(fù)載均衡、熔斷器、數(shù)據(jù)監(jiān)控等

九、Spring 5 與響應(yīng)式編程

隨著 Spring 5 的正式發(fā)布，我們迎來了響應(yīng)式編程（Reactive Programming）的全新發(fā)展時期。Spring 5 中內(nèi)嵌了與數(shù)據(jù)管理相關(guān)的響應(yīng)式數(shù)據(jù)訪問、與系統(tǒng)集成相關(guān)的響應(yīng)式消息通信以及與 Web 服務(wù)相關(guān)的響應(yīng)式 Web 框架等多種響應(yīng)式組件，從而極大地簡化了響應(yīng)式應(yīng)用程序的開發(fā)過程和開發(fā)難度。

下圖展示了響應(yīng)式編程的技術(shù)棧與傳統(tǒng)的 Servlet 技術(shù)棧之間的對比：

從上圖可以看到，上圖左側(cè)為基于 Spring WebFlux 的技術(shù)棧，右側(cè)為基于 Spring MVC 的技術(shù)棧。我們知道傳統(tǒng)的 Spring MVC 構(gòu)建在 Java EE 的 Servlet 標(biāo)準(zhǔn)之上，該標(biāo)準(zhǔn)本身就是阻塞式和同步的，而 Spring WebFlux 基于響應(yīng)式流，因此可以用來構(gòu)建異步非阻塞的服務(wù)。

在 Spring 5 中，選取了 Project Reactor 作為響應(yīng)式流的實現(xiàn)庫。由于響應(yīng)式編程的特性，Spring WebFlux 和 Project Reactor 的運行需要依賴于諸如 Netty 和 Undertow 等支持異步機制的容器。同時我們也可以選擇使用較新版本的 Tomcat 和 Jetty 作為運行環(huán)境，因為它們支持異步 I/O 的 Servlet 3.1。

下圖更加明顯地展示了 Spring MVC 和 Spring WebFlux 之間的區(qū)別和聯(lián)系：

在基于 Spring Boot 以及 Spring Cloud 的應(yīng)用程序中，Spring WebFlux 和 Spring MVC 可以混合進行使用。

十、小結(jié)

我們主要圍繞 Spring Boot 框架展開討論，分別從配置體系、數(shù)據(jù)訪問、Web 服務(wù)、消息通信、系統(tǒng)安全、系統(tǒng)監(jiān)控、應(yīng)用測試等維度對該框架進行深入的剖析，所采用的版本為 2.2.X 版。

系統(tǒng)分析了 Spring 家族的技術(shù)生態(tài)，并重點介紹了 Spring Boot、Spring Cloud 和 Spring 響應(yīng)式編程這三大技術(shù)體系。從技術(shù)演進的過程和趨勢而言，這些工具和框架的出現(xiàn)有其必然性。Spring Boot 是對傳統(tǒng) Spring MVC 的改進，Spring Cloud 基于 Spring Boot 構(gòu)建微服務(wù)架構(gòu)，而響應(yīng)式編程則代表未來技術(shù)的發(fā)展方向。

到此這篇關(guān)于Java Spring家族的技術(shù)體系的文章就介紹到這了，想要了解更多相關(guān) Spring 家族的內(nèi)容請搜索W3Cschool以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，也希望大家以后多多支持！