爆肝 30 天,肝出来史上最透彻 Spring 原理和 27 道高频面试题总结
在阅读面试题之前,小伙伴们可以先看看我之前发布的系列文章,Spring 核心原理包括源码分析和用 30 个类手写。面试刷题固然很重要,但是知其然知其所以然更重要。
1 Spring 环境预热篇
Tom弹架构:Spring 5系统架构 2021/12/01 已更新
Tom弹架构:Spring版本命名规则 2021/12/02 已更新
Tom弹架构:基于Gradle的Spring源码下载及构建技巧 2021/12/03 已更新
2 30 个类手写实战篇
Tom弹架构:用300行代码手写1个Spring框架,麻雀虽小五脏俱全 2021/12/04 已更新
Tom弹架构:30个类手写Spring核心原理之环境准备(1) 2021/12/09 已更新
Tom弹架构:30个类手写Spring核心原理之Ioc顶层架构设计(2) 2021/12/10 已更新
Tom弹架构:30个类手写Spring核心原理之依赖注入功能(3) 2021/12/12 已更新
Tom弹架构:30个类手写Spring核心原理之MVC映射功能(4) 2021/12/13 已更新
Tom弹架构:30个类手写Spring核心原理之AOP代码织入(5) 2021/12/14 已更新
Tom弹架构:30个类手写Spring核心原理之自定义ORM(上)(6) 2021/12/16 已更新
Tom弹架构:30个类手写Spring核心原理之自定义ORM(下)(7) 2021/12/17 已更新
Tom弹架构:30个类手写Spring核心原理之动态数据源切换(8) 2021/12/21 已更新
3 Spring 核心原理篇
Tom弹架构:Spring核心原理分析之MVC九大组件(1) 2021/12/22 已更新
Tom弹架构:Spring核心原理之IoC容器初体验(2) 2021/12/05 已更新
Tom弹架构:Spring核心原理之 IoC容器中那些鲜为人知的细节(3) 2021/12/25 已更新
Tom弹架构:大厂高频面试题Spring Bean生命周期最详解 2021/12/06 已更新
Tom弹架构:一张图彻底搞懂Spring循环依赖 2021/12/07 已更新
4 经典高频面试题
4.1 什么是 Spring 框架,Spring 框架有哪些主要模块
Spring 框架是一个为 Java 应用程序开发提供综合、广泛的基础性支持的 Java 平台。Spring 帮助开发者解决了开发中基础性的问题,使得开发人员可以专注于应用程序的开发。Spring 框架本身也是按照设计模式精心打造的,这使得我们可以在开发环境中安心地集成 Spring 框架,不必担心 Spring 是如何在后台工作的。主要模块内容介绍可以参考之前章节的介绍。
4.2 使用 Spring 框架能带来哪些好处
下面列举了一些使用 Spring 框架带来的主要好处。
(1)Dependency Injection(DI)使得构造器和 JavaBean properties 文件中的依赖关系一目了然。
(2)与 EJB 容器相比较,IoC 容器更加趋向于轻量级。这样一来使用 IoC 容器在有限的内存和 CPU 资源的情况下进行应用程序的开发和发布就变得十分有利。
(3)Spring 并没有闭门造车,Spring 利用了已有的技术,比如 ORM 框架、logging 框架、J2EE、Quartz 和 JDK Timer,以及其他视图技术。
(4)Spring 框架是按照模块的形式来组织的。由包和类的编号就可以看出其所属的模块,开发者只需选用需要的模块即可。
(5)要测试一个用 Spring 开发的应用程序十分简单,因为测试相关的环境代码都已经囊括在框架中了。更加简单的是,利用 JavaBean 形式的 POJO 类,可以很方便地利用依赖注入来写入测试数据。
(6)Spring 的 Web 框架也是一个精心设计的 Web MVC 框架,为开发者在 Web 框架的选择上提供了一个除主流框架(比如 Struts)和过度设计的、不流行 Web 框架以外的选择。
(7)Spring 提供了一个便捷的事务管理接口,适用于小型的本地事务处理(比如在单 DB 的环境下)和复杂的共同事务处理(比如利用 JTA 的复杂 DB 环境)。
4.3 什么是控制反转(IoC),什么是依赖注入
(1)控制反转是应用于软件工程领域的,在运行时被装配器对象用来绑定耦合对象的一种编程技巧,对象之间的耦合关系在编译时通常是未知的。在传统的编程方式中,业务逻辑的流程是由应用程序中早已被设定好关联关系的对象来决定的。在使用控制反转的情况下,业务逻辑的流程是由对象关系图来决定的,该对象关系图由装配器负责实例化,这种实现方式还可以将对象之间的关联关系的定义抽象化。绑定的过程是通过“依赖注入”实现的。
(2)控制反转是一种以给予应用程序中目标组件更多控制为目的设计范式,并在实际工作中起到了有效的作用。
(3)依赖注入是在编译阶段尚未知所需的功能是来自哪个的类的情况下,将其他对象所依赖的功能对象实例化的模式。这就需要一种机制来激活相应的组件以提供特定的功能,所以依赖注入是控制反转的基础。否则如果在组件不受框架控制的情况下,框架又怎么知道要创建哪个组件呢?
4.4 在 Java 中依赖注入有哪些方式
(1)构造器注入。
(2)Setter 方法注入。
(3)接口注入。
4.5 BeanFactory 和 ApplicationContext 有什么区别
BeanFactory 可以理解为含有 Bean 集合的工厂类。BeanFactory 包含了 Bean 的定义,以便在接收到客户端请求时将对应的 Bean 实例化。BeanFactory 还能在实例化对象时生成协作类之间的关系。此举将 Bean 自身从 Bean 客户端的配置中解放出来。BeanFactory 还包含 Bean 生命周期的控制,调用客户端的初始化方法(Initialization Method)和销毁方法(Destruction Method)。从表面上看,ApplicationContext 如同 BeanFactory 一样具有 Bean 定义、Bean 关联关系的设置及根据请求分发 Bean 的功能。但 ApplicationContext 在此基础上还提供了其他功能。
(1)提供了支持国际化的文本消息。
(2)统一的资源文件读取方式。
(3)已在监听器中注册的 Bean 的事件。
以下是三种较常见的 ApplicationContext 实现方式。
(1)ClassPathXmlApplicationContext:从 ClassPath 的 XML 配置文件中读取上下文,并生成上下文定义。应用程序上下文从程序环境变量中取得。ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext(“application.xml”);
(2)FileSystemXmlApplicationContext :由文件系统中的 XML 配置文件读取上下文。ApplicationContext context = new FileSystemXmlApplicationContext(“application.xml”);
(3)XmlWebApplicationContext:由 Web 应用的 XML 文件读取上下文。
4.6 Spring 提供几种配置方式来设置元数据
Spring 提供以下三种配置方式来设置元数据:
(1)基于 XML 的配置。
(2)基于注解的配置。
(3)基于 Java 的配置。
4.7 如何使用 XML 配置方式配置 Spring
在 Spring 框架中,依赖和服务需要专门的配置文件实现,一般用 XML 格式的配置文件。这些配置文件的格式采用公共的模板,由一系列的 Bean 定义和专门的应用配置选项组成。Spring XML 配置的主要目的是使所有的 Spring 组件都可以用 XML 文件的形式来进行配置。这意味着不会出现其他的 Spring 配置类型(比如声明配置方式或基于 Java Class 的配置方式)。Spring 的 XML 配置方式是使用被 Spring 命名空间所支持的一系列的 XML 标签来实现的。Spring 主要的命名空间有 context、beans、jdbc、tx、aop、mvc 和 aso。例如:
4.8 Spring 提供哪些配置形式
Spring 对 Java 配置的支持是由 @Configuration 注解和 @Bean 注解来实现的。由 @Bean 注解的方法将会实例化、配置和初始化一个新对象,这个对象将由 Spring 的 IoC 容器来管理。@Bean 声明所起到的作用与元素类似。被 @Configuration 所注解的类则表示这个类的主要目的是作为 Bean 定义的资源。被 @Configuration 声明的类可以通过在同一个类内部调用 @bean 方法来设置嵌入 Bean 的依赖关系。最简单的 @Configuration 声明类请参考下面的代码:
与上面的 @Beans 配置文件相同的 XML 配置文件如下:
上述配置方式的实例化方式如下:
要使用组件扫描,仅需用 @Configuration 进行注解即可:
在上面的例子中,com.gupaoedu 包首先会被扫描到,然后在容器内查找被 @Component 声明的类,找到后将这些类按照 Spring Bean 定义进行注册。如果你要在 Web 应用开发中选用上述配置方式,需要用 AnnotationConfigWebApplicationContext 类来读取配置文件,可以用来配置 Spring 的 Servlet 监听器 ContrextLoaderListener 或者 Spring MVC 的 DispatcherServlet。例如:
4.9 怎样用注解的方式配置 Spring
Spring 在 2.5 版本以后开始支持用注解的方式配置依赖注入。可以用注解的方式来替代 XML 方式的 Bean 描述,可以将 Bean 描述转移到组件类的内部,只需要在相关类上、方法上或者字段声明上使用注解即可。注解注入将会被容器在 XML 注入之前处理,所以后者会覆盖前者对于同一个属性的处理结果。注解装配在 Spring 中是默认关闭的,需要在 Spring 文件中进行配置才能使用基于注解的装配模式。如果你想要在应用程序中使用注解的方式,请参考如下配置:
配置完成以后,就可以用注解的方式在 Spring 中向属性、方法和构造方法中自动装配变量。下面是几种比较重要的注解类型。
(1)@Required:该注解应用于设值方法。
(2)@Autowired:该注解应用于设值方法、非设值方法、构造方法和变量。
(3)@Qualifier:该注解和 @Autowired 注解搭配使用,用于消除特定 Bean 自动装配的歧义。
(4)JSR-250 Annotations:Spring 支持基于 JSR-250 注解的注解,即 @Resource、@PostConstruct 和 @PreDestroy。
4.10 请解释 Spring Bean 的生命周期
Spring Bean 的生命周期简单易懂。在一个 Bean 实例被初始化时,需要执行一系列初始化操作以使其达到可用的状态。同样,当一个 Bean 不再被调用时需要进行相关的析构操作,并从 Bean 容器中移除。Spring Bean Factory 负责管理在 Spring 容器中被创建的 Bean 的生命周期。Bean 的生命周期由两组回调方法组成。
(1)初始化之后调用的回调方法。
(2)销毁之前调用的回调方法。
Spring 提供了以下 4 种方式来管理 Bean 的生命周期事件:
(1)InitializingBean 和 DisposableBean 回调接口。
(2)针对特殊行为的其他 Aware 接口。
(3)Bean 配置文件中的 customInit()方法和 customDestroy()方法。
(4)@PostConstruct 和 @PreDestroy 注解方式。
使用 customInit()和 customDestroy()方法管理 Bean 生命周期的代码样例如下:
4.11 Spring Bean 作用域的区别是什么
Spring 容器中的 Bean 可以分为 5 个作用域。所有作用域的名称都是自说明的,但是为了避免混淆,还是让我们来解释一下。
(1)singleton:这种 Bean 作用域是默认的,这种作用域确保不管接收到多少个请求,每个容器中只有一个 Bean 实例,单例模式由 Bean Factory 自身来维护。
(2)prototype:prototype 作用域与 singleton 作用域相反,为每一个 Bean 请求提供一个实例。
(3)request:在请求 Bean 作用域内为每一个来自客户端的网络请求创建一个实例,在请求完成以后,Bean 会失效并被垃圾回收器回收。
(4)Session:与 request 作用域类似,确保每个 Session 中有一个 Bean 实例,在 Session 过期后,Bean 会随之失效。
(5)global-session:global-session 和 Portlet 应用相关。当应用部署在 Portlet 容器中时,它包含很多 Portlet。如果想让所有的 Portlet 共用全局存储变量,那么这个全局存储变量需要存储在 global-session 中。全局作用域与 Servlet 中的 Session 作用域效果相同。
4.12 什么是 Spring Inner Bean
在 Spring 中,无论何时,当 Bean 仅被调用了一个属性时,一个明智的做法是将这个 Bean 声明为内部 Bean。内部 Bean 可以用 setter 注入“属性”和用构造方法注入“构造参数”的方式来实现。比如,在应用程序中一个 Customer 类引用了一个 Person 类,我们要创建一个 Person 类的实例,然后在 Customer 内部使用。
内部 Bean 的声明方式如下:
4.13 Spring 中的单例 Bean 是线程安全的吗
Spring 并没有对单例 Bean 进行任何多线程的封装处理。关于单例 Bean 的线程安全和并发问题需要开发者自行解决。但实际上,大部分 Spring Bean 并没有可变的状态(比如 Serview 类和 DAO 类),所以在某种程度上,Spring 的单例 Bean 是线程安全的。如果你的 Bean 有多种状态(比如 View Model 对象),就需要自行保证线程安全。最容易的解决办法就是将多态 Bean 的作用域由“singleton”变更为“prototype”。
4.14 请举例说明如何在 Spring 中注入一个 Java 集合
Spring 提供了以下 4 种集合类的配置元素:
(1)<list>标签用来装配可重复的 list 值。
(2)<set>标签用来装配没有重复的 set 值。
(3)<map>标签用来注入键和值,可以为任何类型的键值对。
(4)<props>标签支持注入键和值都是字符串类型的键值对。
下面看一个具体的例子:
4.15 如何向 Spring Bean 中注入 java.util.Properties
第一种方法是使用如下代码所示的标签:
也可用“util:”命名空间从 Properties 文件中创建一个 Properties Bean,然后利用 setter 方法注入 Bean 的引用。
4.16 请解释 Spring Bean 的自动装配
在 Spring 框架中,在配置文件中设定 Bean 的依赖关系是一个很好的机制,Spring 容器还可以自动装配合作关系 Bean 之间的关联关系。这意味着 Spring 可以通过向 BeanFactory 中注入的方式自动搞定 Bean 之间的依赖关系。自动装配可以设置在每个 Bean 上,也可以设置在特定的 Bean 上。下面的 XML 配置文件表明了如何根据名称将一个 Bean 设置为自动装配模式:
除了 Bean 配置文件中提供的自动装配模式,还可以使用 @Autowired 注解来自动装配指定的 Bean。在使用 @Autowired 注解之前需要按照如下的配置方式在 Spring 配置文件中进行配置:
也可以通过在配置文件中配置 AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 达到相同的效果:
配置好以后就可以使用 @Autowired 来标注了:
4.17 自动装配有哪些局限性
自动装配有如下局限性。重写:你仍然需要使用< property>设置指明依赖,这意味着总要重写自动装配。原生数据类型:你不能自动装配简单的属性,如原生类型、字符串和类。模糊特性:自动装配总是没有自定义装配精确,因此如果可能尽量使用自定义装配。
4.18 请解释各种自动装配模式的区别
在 Spring 中共有 5 种自动装配模式,让我们逐一分析。(1)no:这是 Spring 的默认设置,在该设置下自动装配是关闭的,开发者需要自行在 Bean 定义中用标签明确地设置依赖关系。
(2)byName:该模式可以根据 Bean 名称设置依赖关系。当向一个 Bean 中自动装配一个属性时,容器将根据 Bean 的名称自动在配置文件中查询一个匹配的 Bean。如果找到就装配这个属性,如果没找到就报错。
(3)byType:该模式可以根据 Bean 类型设置依赖关系。当向一个 Bean 中自动装配一个属性时,容器将根据 Bean 的类型自动在配置文件中查询一个匹配的 Bean。如果找到就装配这个属性,如果没找到就报错。
(4)constructor:和 byType 模式类似,但是仅适用于有与构造器相同参数类型的 Bean,如果在容器中没有找到与构造器参数类型一致的 Bean,那么将会抛出异常。
(5)autodetect:该模式自动探测使用 constructor 自动装配或者 byType 自动装配。首先会尝试找合适的带参数的构造器,如果找到就是用构造器自动装配,如果在 Bean 内部没有找到相应的构造器或者构造器是无参构造器,容器就会自动选择 byType 模式。
4.19 请举例解释 @Required 注解
在产品级别的应用中,IoC 容器可能声明了数十万个 Bean,Bean 与 Bean 之间有着复杂的依赖关系。设值注解方法的短板之一就是验证所有的属性是否被注解是一项十分困难的操作。可以通过设置“dependency-check”来解决这个问题。在应用程序的生命周期中,你可能不大愿意花时间验证所有 Bean 的属性是否按照上下文文件正确配置,或者你宁可验证某个 Bean 的特定属性是否被正确设置。即使用“dependency-check”属性也不能很好地解决这个问题,在这种情况下需要使用 @Required 注解。可用如下的方式来标明 Bean 的设值方法:
RequiredAnnotationBeanPostProcessor 是 Spring 中的后置处理器,用来验证被 @Required 注解的 Bean 属性是否被正确设置了。在使用 RequiredAnnotationBeanPostProcesso 验证 Bean 属性之前,要在 IoC 容器中对其进行注册:
但是如果没有属性被用 @Required 注解过,后置处理器会抛出一个 BeanInitializationException 异常。
4.20 请举例说明 @Qualifier 注解
@Qualifier 注解意味着可以在被标注 Bean 的字段上自动装配。@Qualifier 注解可以用来取消 Spring 不能取消的 Bean 应用。
4.21 构造方法注入和设值注入有什么区别
请注意以下明显的区别:(1)设值注入支持大部分依赖注入,如果我们仅需要注入 int、string 和 long 型的变量,不要用设值方法注入。对于基本类型,如果没有注入,可以为基本类型设置默认值。构造方法注入不支持大部分依赖注入,因为在调用构造方法时必须传入正确的构造参数,否则会报错。
(2)设值注入不会重写构造方法的值。如果我们对同一个变量同时使用了构造方法注入和设值注入,那么构造方法将不能覆盖设值注入的值。很明显,因为构造方法只在对象被创建时被调用。
(3)在使用设值注入时还不能保证某种依赖是否已经被注入,也就是说,这时对象的依赖关系有可能是不完整的。而在另一种情况下,构造器注入则不允许生成依赖关系不完整的对象。
(4)在设值注入时如果对象 A 和对象 B 互相依赖,在创建对象 A 时 Spring 会抛出 ObjectCurrentlyInCreationException 异常,因为在对象 B 被创建之前对象 A 是不能被创建的,反之亦然。Spring 用设值注入解决了循环依赖问题,因为对象的设值方法是在对象被创建之前被调用的。
4.22 Spring 中有哪些不同类型的事件
Spring 的 ApplicationContext 提供了支持事件和代码中监听器的功能。我们可以创建 Bean 来监听在 ApplicationContext 中发布的事件。对于 ApplicationEvent 类和在 ApplicationContext 接口中处理的事件,如果一个 Bean 实现了 ApplicationListener 接口,当一个 ApplicationEvent 被发布以后,Bean 会自动被通知。
Spring 提供了以下 5 种标准的事件。(1)上下文更新事件(ContextRefreshedEvent):该事件会在 ApplicationContext 被初始化或者更新时发布。也可以在调用 ConfigurableApplicationContext 接口中的 refresh()方法时被触发。
(2)上下文开始事件(ContextStartedEvent):当容器调用 ConfigurableApplicationContext 的 Start()方法开始或重新开始容器时触发该事件。
(3)上下文停止事件(ContextStoppedEvent):当容器调用 ConfigurableApplicationContext 的 Stop()方法停止容器时触发该事件。
(4)上下文关闭事件(ContextClosedEvent):当 ApplicationContext 被关闭时触发该事件。容器被关闭时,其管理的所有单例 Bean 都被销毁。
(5)请求处理事件(RequestHandledEvent):在 Web 应用中,当一个 HTTP 请求(Request)结束时触发该事件。
除了上面介绍的事件,还可以通过扩展 ApplicationEvent 类来自定义事件:
为了监听这个事件,还需要创建一个监听器:
之后通过 ApplicationContext 接口的 publishEvent()方法来发布自定义事件:CustomApplicationEvent customEvent = new CustomApplicationEvent(applicationContext, “Test message”);applicationContext.publishEvent(customEvent);
4.23 FileSystemResource 和 ClassPathResource 有什么区别
在 FileSystemResource 中需要给出 spring-config.xml 文件在项目中的相对路径或者绝对路径。在 ClassPathResource 中 Spring 会在 ClassPath 中自动搜寻配置文件,所以要把 ClassPathResource 文件放在 ClassPath 下。如果将 spring-config.xml 保存在了 src 目录下,只需给出配置文件的名称即可,因为 src 是默认的路径。简而言之,ClassPathResource 在环境变量中读取配置文件,FileSystemResource 在配置文件中读取配置文件。
4.24 Spring 中用到了哪些设计模式
Spring 中使用了大量的设计模式,下面列举了一些比较有代表性的设计模式。
(1)代理模式:在 AOP 和 remoting 中被用得比较多。
(2)单例模式:在 Spring 配置文件中定义的 Bean 默认为单例模式。
(3)模板模式:用来解决代码重复问题,比如 RestTemplate、JmsTemplate、JpaTemplate。
(4)委派模式:Spring 提供了 DispatcherServlet 来对请求进行分发。
(5)工厂模式:BeanFactory 用来创建对象的实例,贯穿于 BeanFactory 和 ApplicationContext 接口。
(6)代理模式:代理模式 AOP 思想的底层实现技术,Spring 中采用 JDK Proxy 和 CGLib 类库。
4.25 在 Spring 中如何更有效地使用 JDBC
使用 Spring JDBC 可以使得资源管理及错误处理的代价减小。开发人员只需通过 statements 和 queries 语句从数据库中存取数据。Spring 通过模板类能更有效地使用 JDBC,也就是所谓的 JdbcTemplate。
4.26 请解释 Spring 中的 IoC 容器
Spring 中的 org.springframework.beans 包和 org.springframework.context 包构成了 Spring IoC 容器的基础。BeanFactory 接口提供了一个先进的配置机制,使得任何类型的对象的配置都成为可能。ApplicationContex 接口对 BeanFactory(是一个子接口)进行了扩展,在 BeanFactory 的基础上添加了其他功能,比如与 Spring 的 AOP 更容易集成,也提供了处理 Message Resource 的机制(用于国际化),以及事件传播及应用层的特别配置,比如针对 Web 应用的 WebApplicationContext。
4.27 在 Spring 中可以注入 null 或空字符串吗
完全可以。
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