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《面试1v1》Spring基础

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我是 javapub，一名 Markdown 程序员从👨‍💻，八股文种子选手。

面试官： 想请你简单介绍一下 Spring 框架,它的核心特性是什么?

候选人： Spring 是一个开源框架,目的是简化 JavaEE 开发。它的核心特性有:

  1. IoC(Inverse of Control):通过 DI(Dependency Injection)实现将对象间的依赖关系交给 Spring 管理。
  2. AOP(Aspect Oriented Programming):面向切面编程,可以在程序运行期间动态的将某段代码切入到指定的方法、指定的位置进行运行。
  3. Portlet MVC:Spring 提供 MVC 框架可以快速开发 Web 应用。
  4. 事务管理:Spring 提供广泛的事务管理接口,支持 JDBC、Hibernate 等事务管理。
  5. Spring 统一一体化了其他框架和技术,如:Struts、Hibernate、Quartz 等。 面试官(笑):你说的真是五花八门,让我有点晕,来聊点具体的吧。Spring 是如何工作的,它如何用于构建 Web 应用程序?

候选人： 好的,Spring 的工作原理主要是 IoC 容器。对 Web 应用来说,Spring MVC 是基于 JavaEE 的 Model-View-Controller 设计模式构建的,主要工作流程是:

  1. 浏览器发送请求到 DispatcherServlet。
  2. DispatcherServlet 接收请求后会转交给 HandlerMapping 得到请求对应的 Handler。
  3. HandlerMapping 将 Handler 映射到 HandlerAdapter。
  4. HandlerAdapter 调用 Handler 处理请求,Handler 会返回一个 ModelAndView。
  5. ViewResolver 解析 ModelAndView,找到正确的 View。
  6. DispatcherServlet 将 View 返回给浏览器。

通过这个流程,Spring MVC 应用了 MVC 模式,实现了业务逻辑、控制逻辑、表现逻辑的分离,使我们可以更加专注于业务开发。

面试官： 你说的很具体,我明白了。那么 Spring 可以在哪些实际场景中使用?开发人员在使用 Spring 时常犯哪些错误?

候选人： Spring 可以应用在很多实际场景中:

  1. Web 应用:Spring MVC 是 Spring 体系中最为成熟的框架,可以用来开发网站、BBS、博客等 Web 应用。
  2. 企业应用:Spring 提供事务管理、数据访问等功能,非常适用于开发企业级应用。
  3. 微服务:Spring Boot 提供了快速开发单个微服务的能力,配合 Spring Cloud 可以开发微服务架构的系统。
  4. Android 应用:Spring for Android 提供了在 Android 应用中使用 Spring 的能力。

开发人员在使用 Spring 时常犯的几个错误:

  1. 容器管理对象依赖关系错乱:未正确配置 bean 的依赖关系,导致依赖注入错误。
  2. 上下文目录 problemas:beans.xml 配置文件放在了非上下文目录,导致 Spring 无法识别。
  3. 事务管理错误:未正确配置事务属性,导致事务管理不生效。
  4. AOP 误用:滥用 AOP 或错误使用 AOP 导致 sistem 过于复杂或 AOP 不生效。
  5. 未考虑扩展性:在开发初期未考虑系统扩展性,导致系统难以演进。

面试官： 那么如何使基于 Spring 的应用程序更高效、更可扩展?

候选人： 这里有几点建议:

  1. 采用模块化设计,遵循高内聚低耦合原则,每个模块保持高内聚,模块之间低耦合。
  2. 使用设计模式,如工厂模式、单例模式、代理模式等,提高系统扩展性。
  3. 应用 AOP,通过预置切点在不修改源代码的情况下增加新功能。
  4. 使用 Spring 的事件机制,通过事件监听器监听事件,当事件触发时执行相应逻辑。
  5. 应用 Spring 的 Profile 功能,可以根据环境部署不同的 bean,提高系统灵活性。
  6. 使用 Spring Boot 依赖管理和自动配置的能力,简化构建过程,提高开发效率。
  7. 应用微服务架构,将单体应用拆分成职责单一、松耦合的服务,更容易扩展和升级。
  8. 使用缓存技术,如 Redis 缓存数据库查询结果,降低数据库压力,提高系统吞吐量。

面试官： 很棒,你对 Spring 和高可扩展系统的理解很透彻!最后一个问题,Spring 的源码中 IoC 容器的实现你可以大致描述一下吗?

候选人： 可以的,IoC 容器的实现主要在 AbstractApplicationContext 及其子类 ClassPathXmlApplicationContext 和FileSystemXmlApplicationContext 中。主要流程是:

  1. 容器启动时会调用 refresh() 方法,其中会调用 obtainFreshBeanFactory() 方法初始化 DefaultListableBeanFactory,此为 IoC 容器的核心。
// AbstractApplicationContext.java
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
   // 初始化 BeanFactory
   DefaultListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
}
  1. 然后会调用 loadBeanDefinitions(beanFactory) 方法加载 bean 定义,主要通过 XmlBeanDefinitionReader 解析 bean 定义文件。
// AbstractXmlApplicationContext.java  
@Override
protected void loadBeanDefinitions(DefaultListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException, IOException {
    // Create a new XmlBeanDefinitionReader for the given BeanFactory.
    XmlBeanDefinitionReader beanDefinitionReader = new XmlBeanDefinitionReader(beanFactory);
  
    // Configure the bean definition reader with this context's
    // resource loading environment.
    beanDefinitionReader.setEnvironment(this.getEnvironment());
    beanDefinitionReader.setResourceLoader(this);
    beanDefinitionReader.setEntityResolver(new ResourceEntityResolver(this));
  
    // Allow a subclass to provide custom initialization of the reader,
    // then proceed with actually loading the bean definitions.
    initBeanDefinitionReader(beanDefinitionReader);
    loadBeanDefinitions(beanDefinitionReader);
}
  1. bean 实例化阶段会调用 getBean() 方法,通过工厂方法或构造器实例化 bean。
  2. 实例化 bean 后,会对 bean 进行属性注入、初始化以及其他Aware接口回调。
  3. bean 的生命周期至此结束,容器会对 bean 进行管理,直至容器关闭。 这就是 IoC 容器实现的大致流程,关键是 bean 定义资源的加载和解析,以及 bean 的实例化及生命周期管理。IoC 容器屏蔽了 bean 之间的依赖关系,使 bean 的使用者可以零配置使用 bean。

面试官： 你的解释很到位,IoC 容器的源码分析确实需要对它的原理有深入了解。最后一个问题,在你的项目中是如何设计一个高并发的系统的?

候选人： 设计一个高并发系统,有以下几点建议:

  1. 选择高性能技术栈:选择支持高并发的语言(Java、Go 等)和框架(Spring、Vert.x 等)。
  2. 采用分布式和微服务架构:将系统拆分为多个单一职责的服务,部署在不同服务器上,可以实现高可用和负载均衡。
  3. 选择高性能存储:使用能支撑高并发读写的数据库,如 Redis、Kafka 等。对关系型数据库进行分库分表、添加缓存等优化。
  4. 限流与降级:使用限流手段控制流量,避免被高流量打垮;使用降级策略保证核心服务可用。
  5. 缓存与异步:对频繁读取数据的接口使用缓存;对非关键性计算使用异步处理,避免线程阻塞。
  6. 服务治理:使用服务注册与发现、熔断器、网关等手段管理各服务。
  7. 线程模型优化:根据业务选择恰当的线程模型。如对大量短连接使用线程池;对长连接使用主从 Reactor 线程模型等。
  8. 利用好硬件资源:合理分配 CPU 和内存资源给应用;利用好多核 CPU 进行并行计算等。
  9. 测试与监控:进行压力测试,监控系统的负载、吞吐量和延迟指标,并进行优化。
  10. 容错和自动恢复:设计稳定的容错方案,当系统发生故障时可以自动检测并恢复。 这些方面搭配得当,可以设计一个高性能、高并发的系统。但需要权衡系统复杂性,在满足需求前提下保持最简实现。

面试官： 很棒,你在高并发系统设计方面有很强的理解力和丰富经验。

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