《今天面试了吗》-Spring

前言

今天天气不错，我怀着自信的笑容来到某个大厂的研发中心，开启面试的一天。首先我不是毫无准备的，什么java并发，多线程，jvm，分布式，数据库都准备的妥妥的，没想到今天的面试的主题是spring。不过还好，我也准备了...门开了，走来一位拿着mac本，戴眼镜的年轻的小伙子，跟我差不多大吧。然后他示意我坐下，礼貌的说：“欢迎来我们公司面试，今天我们就聊聊spring吧”...

面试环节

面试官：你说下什么是spring？
我：spring是一种轻量级开发框架，旨在提高开发人员的开发效率以及系统的可维护性。我们一般说的spring框架指的是Spring Framework，它是很多模块的集合，使用这些模块可以很方便的协助我们开发。这些模块是：核心容器、数据访问/集成、Web、AOP（面向切面编程）、工具、消息和测试模块。比如：Core Container中的Core组件是Spring所有组件的核心，Beans组件和Context组件是实现IOC和依赖注入的基础，AOP组件用来实现面向切面编程。
面试官：使用Spring框架有什么好处呢？
我：框架能更让我们高效的编程以及更方便的维护我们的系统。

轻量：Spring是轻量的，相对其他框架来说。
控制反转：Spring通过控制反转实现了松散耦合，对象给出他们的依赖，而不是创建或查找依赖的对象们。
面向切面编程（AOP）：Spring支持面向切面编程，并且把业务逻辑和系统服务分开。
容器：Spring包含并管理应用中对象的生命周期和配置。
MVC框架：Spring的WEB框架是个精心设计的框架，是WEB框架的一个很好的替代品。
事务管理：Spring提供一个持续的事务管理接口，提供声明式事务和编程式事务。
异常处理:Spring提供方便的API把具体技术相关的异常转化为一致的unchecked异常。

面试官：你第二点提到了spring的控制反转，能解释下吗？
我：首先来解释下控制反转。控制反转(Inversion Of Control，缩写为IOC)是一个重要的面向对象编程的法则来削减程序的耦合问题，也是spring框架的核心。应用控制反转，对象在被创建的时候，由一个调控系统内的所有对象的外界实体，将其所依赖的对象的引用，传递给它。也可以说，依赖被注入到对象中。所以，控制反转是关于一个对象如何获取他所依赖的对象的引用，这个责任的反转。另外，控制反转一般分为两种类型，依赖注入（Dependency Injection，简称DI）和依赖查找(Dependency Lookup)。依赖注入应用比较广泛。
还有几个常见的问题:

谁依赖谁-当然是应用程序依赖于IOC容器。
为什么需要依赖-应用程序需要IOC容器来提供对象需要的外部资源。
谁注入谁-很明显是IOC容器注入应用程序某个对象，应用程序依赖的对象
注入了什么-就是注入某个对象所需要的外部资源（包括对象、资源、常量数据）

面试官：那IOC与new对象有什么区别吗
我：这就是正转与反转的区别。传统应用程序是由我们自己在对象中主动控制去直接获取依赖对象，也就是正转。而反转则是容器来帮助我们创建并注入依赖对象。
面试官：好的，那IOC有什么优缺点吗？
我：优点：很明显，实现了组件之间的解耦，提高程序的灵活性和可维护性。缺点：对象生成因为是反射编程，在效率上有些损耗。但相对于IOC提高的维护性和灵活性来说，这点损耗是微不足道的，除非某对象的生成对效率要求特别高。
面试官：spring管理这么多对象，肯定需要一个容器吧。你能说下对IOC容器的理解吗？
我：首先来解释下容器：在每个框架中都有个容器的概念，所谓的容器就是将常用的服务封装起来，然后用户只需要遵循一定的规则就可以达到统一、灵活、安全、方便和快速的目的。
我：然后IOC容器是具有依赖注入功能的容器，负责实例化、定位、配置应用程序中的对象以及建立这些对象间的依赖。
面试官：那你能说下IOC容器是怎么工作的吗？
我：首先说下两个概念。

Bean的概念：Bean就是由Spring容器初始化、装配及管理的对象，除此之外，bean就与应用程序中的其他对象没什么区别了。
元数据BeanDefinition：确定如何实例化Bean、管理bean之间的依赖关系以及管理bean，这就需要配置元数据，在spring中由BeanDefinition代表。

我：下面说下工作原理：

准备配置文件：配置文件中声明Bean定义也就是为Bean配置元数据。
由IOC容器进行解析元数据：IOC容器的Bean Reader读取并解析配置文件，根据定义生成BeanDefinition配置元数据对象，IOC容器根据BeanDefinition进行实例化、配置以及组装Bean。
实例化IOC容器：由客户端实例化容器，获取需要的Bean。
下面举个例子：

@Test  
       public void testHelloWorld() {  
             //1、读取配置文件实例化一个IoC容器  
             ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("helloworld.xml");  
             //2、从容器中获取Bean，注意此处完全“面向接口编程，而不是面向实现”  
              HelloApi helloApi = context.getBean("hello", HelloApi.class);  
              //3、执行业务逻辑  
              helloApi.sayHello();  
       }

面试官：那你知道BeanFactory和ApplicationContext的区别吗？
我：

BeanFactory是spring中最基础的接口。它负责读取读取bean配置文档，管理bean的加载，实例化，维护bean之间的依赖关系，负责bean的生命周期。
ApplicationContext是BeanFactory的子接口，除了提供上述BeanFactory的所有功能外，还提供了更完整的框架功能：如国际化支持，资源访问，事件传递等。常用的获取ApplicationContext的方法： 2.1 FileSystemXmlApplicationContext：从文件系统或者url指定的xml配置文件创建，参数为配置文件名或者文件名数组。 2.2 ClassPathXmlApplicationContext：从classpath的xml配置文件创建，可以从jar包中读取配置文件 2.3 WebApplicationContextUtils：从web应用的根目录读取配置文件，需要先在web.xml中配置，可以配置监听器或者servlet来实现。
ApplicationContext的初始化和BeanFactory有一个重大区别：BeanFactory在初始化容器时，并未实例化Bean，知道第一次访问某个Bean时才实例化Bean；而ApplicationContext则在初始化应用上下文时就实例化所有的单例Bean，因此ApplicationContext的初始化时间会比BeanFactory稍长一些。

面试官：很好，看来对spring的IOC容器掌握的不错。那我们来聊聊spring的aop，你说下你对spring aop的了解。
我：Aop（面向切面编程）能够将那些与业务无关，却为业务模块所共同调用的逻辑或责任（例如事务处理、日志管理、权限控制等）封装起来，便于减少系统的重复代码，降低模块间的耦合度，并有利于未来的扩展性和可维护性。这里聚个日志处理的栗子：

日志处理方式	实现方式	优缺点
硬代码编写
	处理代码相同，代码强耦合
抽离方法，代码复用
	手动插入代码，代码强耦合
aop
	横向的功能抽离出来形成一个独立的模块，低耦合

面试官：那你知道spring aop的原理吗？
我：spring aop就是基于动态代理的，如果要代理的对象实现了某个接口，那么spring aop会使用jdk proxy，去创建代理对象，而对于没有实现接口的对象，就无法使用jdk的动态代理，这时spring aop会使用cglib动态代理，这时候spring aop会使用cglib生成一个被代理对象的子类作为代理。
我：关于动态代理的原理可以参考我的这篇文章：juejin.cn/post/684490…
面试官：那你知道Spring Aop和AspecJ Aop有什么区别吗？
我：Spring AOP属于运行时增强，而AspectJ是编译时增强。Spring Aop基于代理，而AspectJ基于字节码操作。Spring Aop已经集成了AspectJ，AspectJ应该算得上Java生态系统中最完整的AOP框架了。AspectJ相对于Spring Aop功能更加强大，但是Spring AOP相对来说更简单。如果我们的切面比较少，那么两者性能差异不大。但是，当且切面太多的话，最好选择AspectJ，它比Spring Aop快很多。
面试官：你对Spring中的bean了解吗？都有哪些作用域？
我：Spring中的Bean有五种作用域：

singleton：唯一Bean实例，Spring中的Bean默认都是单例的。
prototype：每次请求都会创建一个新的bean实例。
request：每次HTTP请求都会产生一个新的Bean，该Bean仅在当前HTTP request内有效。
session：每次HTTP请产生一个新的Bean，该Bean仅在当前HTTP session内有效。
global-session：全局session作用域，仅仅在基于portlet的web应用中才有意义，Spring5已经没有了。

面试官：Spring中的单例Bean的线程安全问题了解吗？
我：大部分时候我们并没有在系统中使用多线程。单例Bean存在线程安全问题，主要是因为当多个线程操作同一个对象的时候，对这个对象的非静态成员变量的写操作会存在线程安全问题。常见的有两种解决方法：

在Bean中尽量避免定义可变的成员变量（不太现实）。
在类中定义一个ThreadLocal成员变量，将需要的可变成员变量保存在Threadlocal中。

面试官：Spring中的Bean的生命周期你了解吗？
（我心想，这个过程还挺复杂的，还好来之前小本本记了。）Spring中的Bean从创建到销毁大概会经过这些：

Bean容器找到配置文件中Spring Bean的定义。
Bean容器利用Java反射机制创建一个Bean的实例。
如果涉及一些属性值，利用set()方法设置一些属性值。
如果Bean实现了BeanNameAware接口，调用setBeanName（）方法，传入Bean的名称。
如果Bean实现了BeanClassLoaderAware接口，调用setBeanClassLoader（）方法，传入ClassLoader对象的实例。
如果Bean实现了BeanFactoryAware接口，调用setBeanClassLoader()方法，传入ClassLoader对象的实例。
与上面类似，如果实现了其他*.Aware接口，就调用相应的方法。
如果有和加载这个Bean的Spring容器相关的BeaPostProcessor对象，执行postProcessBeforeInitialization（）方法
如果Bean实现了InitializingBean接口，执行afterPropertiesSet（）方法
如果Bean在配置文件中的定义包含init-method属性，执行指定的方法。
如果有和加载这个 Bean的 Spring 容器相关的 BeanPostProcessor 对象，执行postProcessAfterInitialization() 方法
当要销毁Bean的时候，如果 Bean 实现了 DisposableBean 接口，执行 destroy() 方法。
当要销毁 Bean 的时候，如果 Bean 在配置文件中的定义包含 destroy-method 属性，执行指定的方法。

面试官:将一个类声明为Spring的Bean的注解有哪些你知道吗？
我：我们一般用@Autowried注解自动装配Bean，要想把类识别为可用于自动装配的Bean，采用以下注解可以实现：

@Component：通用的注解，可标注任意类为spring组件。如果一个Bean不知道属于哪个层，可以使用@Component注解标注
@Repository：对应持久层即Dao层，主要用于数据库的操作。
@Service：对应服务层，主要涉及一些复杂的逻辑
@Controller：对应Spring MVC控制层，主要用于接收用户请求并调用Service层返回数据给前端页面。

面试官：那@Component和@Bean有什么区别呢？
我：那我来总结下：

作用对象不同：@Component作用于类，@Bean作用于方法。
@Component通常是通过类路径扫描来自动侦测以及自动装配到Spring容器中（使用@ComponentScan注解定义要扫描的路径从中找出识别了需要装配的类自动装配到spring的Bean容器中）。@Bean注解通常是在标有该注解的方法中定义产生这个bean，@Bean告诉Spring这是某个类的实例，当我需要用它的时候还给我。
@Bean注解比@Component注解的自定义性更强，而且很多地方只能通过@Bean注解来注册Bean，比如第三方库中的类。

面试官：看来你对Spring的bean掌握的不错，那你能说下自己对于spring MVC的了解吗？
我：谈到这个问题，不得不说下Model1和Model2这两个没有spring MVC的时代。

Model1时代：整个Web应用几乎都是JSP页面组成，只用少量的JavaBean来处理数据库连接，访问等操作。这个模式下JSP既是控制层又是表现层。显而易见这种模式存在很多问题：比如讲控制层和表现层逻辑混杂在一起，导致代码重用率极低；前后端相互依赖，难以进行测试并且开发效率极低。
Model2时代：学过Servlet的朋友应该了解“Java Bean（Model）+JSP（VIEW）+Servlet（Controller）”这种开发模式就是早期的JavaWeb开发模式。Model2模式下还存在很多问题，抽象和封装程度还远远不够，使用Model2进行开发时不可避免的会重复造轮子。

我想了想，接着说：MVC是一种设计模式，Spring MVC是一款很优秀的MVC框架。Spring MVC可以帮助我们进行更简洁的Web层的开发，并且它天生与Spring框架集成。Spring MVC下我们一般把后端项目分为Service层（处理业务）、Dao层（数据库操作）、Entity层（实体类）、Controller层（控制层、返回数据给前端）。我画个Spring MVC的简单原理图：

面试官：你能详细说下Spring MVC从接受请求到返回数据的整个流程吗？
（我心想：幸好我还没忘）我：可以。这个流程虽然复杂，但是理解起来也不是很难。

客户端（浏览器）发送请求，直接请求到DispatcherServlet。
DispatcherServlet根据请求细腻调用HandlerMapping，解析请求对应的Handler。
解析到对应的Handler（也就是Controller）后，开始由HandlerAdapter适配器处理。
HandlerAdapter会根据Handler来调用真正的处理器来处理请求，并处理相应的业务逻辑。
处理器处理完业务后，会返回一个ModelAndView对象，Model是返回的数据对象，View是个逻辑上的View。
ViewResolver会根据View查找实际的View。
DispatcherServlet把返回的Model传给View（视图渲染）。
把View返回给请求者（浏览器）。

面试官：你知道Spring框架中用到了哪些设计模式吗？
我：那我来总结一下。

工厂设计模式：Spring使用工厂模式通过BeanFactory、ApplicationContext创建Bean对象。
代理设计模式：Spring AOP功能的实现。
单例设计模式：Spring中的Bean默认都是单例的。
模板方法模式：Spring中jdbcTemplate、hibernateTemplate等以Template结尾的对数据库操作的类，就是用到了模板模式。
包装器设计模式：我们的项目需要链接多个数据库，而且不同的客户在每次访问中根据需要会去访问不同的数据库。这种模式让我们可以根据客户需求都太切换不同的数据源。
观察者模式：Spring事件驱动模型就是观察者模式很经典的一个应用。
适配器模式：Spring AOP的增强或通知使用到了适配器模式。SpringMVC中也是用到了适配器模式适配Controller。

面试官：你使用过Spring的事务吗？是怎么用的？
我：当然用过。Spring管理事务有两种方式：

编程式事务：在代码中硬编码（不推荐使用）
声明式事务：在配置文件中配置，声明式事务又分为两种：基于XML的方式和基于注解的方式（推荐使用）在项目中使用Spring的事务只需要在你需要事务的方法上加上@Transaction注解，那么这个方法就加上了事务，如果遇到异常，整个方法中的数据修改的逻辑都会被回滚掉，避免造成数据的不一致性。

面试官：那Spring的事务有哪几种隔离级别?
我：TransactionDefinition接口中定义了五个隔离级别的常量：

ISOLATION_DEFAULT：使用后端数据库默认的隔离级别（一般用这个就好了），MySQL默认采用的是REPEATABLE_READ隔离级别，Oracle默认采用的是READ_COMMITTED隔离级别。
ISOLATION_READ_UNCOMMITTED：最低的隔离级别，允许读取尚未提交的数据，可能导致脏读、幻读或不可重复读。
ISOLATION_READ_COMMITTED：允许读取并发事务以及提交的数据，可以阻止脏读，但是幻读或不可重复读仍有可能发生。
ISOLATION_REPEATABLE_READ：对同一字段的多次读取结果都是一致的，除非数据是被事务自己修改的，可以阻止脏读和不可重复读，但幻读仍有可能发生。
ISOLATION_SERIALIZABLE：最高的隔离级别，所有事务依次逐个执行，这样事务之间就完全不可能产生干扰，也就是说，该级别可以防止脏读、不可重复读和幻读。但是这将严重影响程序性能，通常也不会用到。

面试官：那你知道Spring事务有哪几种事务传播行为吗？（面试官露出神秘的一笑）
我：（心想：Spring事务中这里的坑踩的最多，怎么会不清楚呢）在TransactionDefinition中定义了7种事务传播行为：支持当前事务的情况

PROPAGATION_REQUIRED：如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则创建一个新的事务。
PROPAGATION_SUPPORTS：如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则以非事务的方式继续运行。
PROPAGATION_MANDATORY：如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则抛出异常（mandatory：强制）不支持当前事务的情况
PROPAGATION_REQUIRES_NEW：创建一个新的事务，如果当前存在事务，则把当前事务挂起。
PROPAGATION_NOT_SUPPORTED：以非事务的方式运行，如果当前存在事务，则把当前事务挂起。
PROPAGATION_NEVER：以非事务的方式运行，如果当前存在事务，则抛出异常。其他情况
PROPAGATION_NESTED：如果当前存在事务，则创建一个事务作为当前事务的嵌套事务来运行；如果当前没有事务，则该取值等价于PROPAGATION_REQUIRED。

我：一篇有价值的博客，列举了Spring事务不生效的几大原因https://blog.csdn.net/f641385712/article/details/80445933。这里我列举一下：

原因1：是否是数据库引擎设置不对造成的。比如我们常用的mysql，引擎MyISAM，是不支持事务操作的，需要改成InnoDB才能支持。
原因2：入口的方法必须是public，否则事务不起作用（这一点由Spring的AOP特性决定）private方法，final方法和static方法不能添加事务，加了也不生效。
原因3：Spring事务管理默认只对出现运行时异常（kava.lang.RuntimeException及其子类）进行回滚（至于Spring为什么这么设计：因为Spring认为Checked异常属于业务，程序员应该给出解决方案而不应该直接扔给框架）。
原因4：@EnableTransactionManagement // 启注解事务管理，等同于xml配置方式的 <tx:annotation-driven />。没有使用该注解开启事务。
原因5：请确认你的类是否被代理了。（因为Spring的事务实现原理是AOP，只有通过代理对象调用方法才能被拦截，事务才能生效）。
原因6：请确保你的业务和事务入口在同一个线程里，否则事务也是不生效的，比如下面的代码：

@Transactional
@Override
public void save(User user1, User user2) {
    new Thread(() -> {
          saveError(user1, user2);
          System.out.println(1 / 0);
    }).start();
}

原因7：同一个类中一个无事务的方法调用另一个有事务的方法，事务是不会起作用的。例如下面的代码：

面试官：看来你对spring框架的重点知识掌握的还不错，基础很扎实，今天我们就先聊到这里，希望明天你能表现的更好。
我微笑着说：（暗自庆幸：通过了一关是一关）嗯，我会好好准备的。