1. 环境要求

• JDK：Java17+（Spring6 要求 JDK 最低版本是 Java17）

• Maven：3.6+

• Spring：6.0.2

2. 程序开发

2.1 引入依赖

https://Spring.io/projects/Spring-framework#learn (opens new window)

添加依赖：

<dependencies>
    <!--Spring context依赖-->
    <!--当引入 Spring Context 依赖之后，表示将 Spring 的基础依赖引入了-->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework</groupId>
        <artifactId>spring-context</artifactId>
        <version>6.1.5</version>
    </dependency>

    <!--junit5 测试-->
    <dependency>
        <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
        <artifactId>junit-jupiter-api</artifactId>
        <version>5.3.1</version>
    </dependency>
</dependencies>

查看依赖：

2.2 创建 Java 类

public class HelloWorld {
    
    public void sayHello(){
        System.out.println("helloworld");
    }
}

2.3 创建Spring配置文件

首先，在项目的resources目录下创建一个名为Beans.xml的Spring配置文件。这个文件将包含Spring容器需要管理的所有Bean的声明。配置文件的命名不是固定的，可以根据项目的需求来命名。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
                           http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">
    <!-- 配置HelloWorld对应的Bean -->
    <bean id="helloWorld" class="com.scholar.spring6.HelloWorld">
        <!-- 在此处可以配置Bean的属性 -->
    </bean>
</beans>

• xmlns和xsi:schemaLocation属性指定了Spring Bean配置文件的XML命名空间以及对应的XML Schema定义位置，确保配置文件的语法正确。
• <bean>元素用于定义一个Bean，id属性为Bean指定一个唯一的名称，class属性指定Bean的全类名。

2.4 创建测试类测试

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

public class HelloWorldTest {
    @Test
    public void testHelloWorld() {
        // 加载Spring配置文件
        ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("Beans.xml");
        // 从容器中获取名为helloWorld的Bean
        HelloWorld helloWorld = (HelloWorld) ac.getBean("helloWorld");
        // 调用Bean的方法
        helloWorld.sayHello();
    }
}

• ApplicationContext是Spring中表示IoC容器的接口，用于管理Bean的生命周期。
• ClassPathXmlApplicationContext是ApplicationContext的一个实现，它从类路径下加载配置文件。
• getBean("helloWorld")方法用于从Spring容器中获取指定名称的Bean实例。

2.5 运行测试程序

3. 程序分析

在Spring框架中，对象的创建是通过反射机制完成的。Spring容器在解析XML配置文件时，会根据配置中指定的类的全类名来创建对象。

3.1 底层对象创建分析

首先，通过修改HelloWorld类，并添加一个自定义的无参构造方法，我们可以验证Spring创建对象时是否调用了无参构造方法。

public class HelloWorld {

    public HelloWorld() {
        System.out.println("无参数构造方法执行");
    }

    public void sayHello(){
        System.out.println("helloworld");
    }
}

执行结果：当Spring框架加载并解析Beans.xml配置文件，创建HelloWorld类的对象时，如果输出"无参数构造方法执行"，说明确实通过反射机制调用了无参构造方法来创建了对象。

3.2 Spring对象创建原理

1. 解析XML配置文件：使用如dom4j这样的XML解析库来解析Beans.xml文件，获取到每个<bean>元素的class属性值，即类的全类名。
2. 通过反射创建对象：根据获取到的类的全类名，使用Java的反射机制来创建对象。这一过程涉及到Class.forName()方法来加载类，并通过类的无参构造器创建实例。

public class ObjectCreationExample {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 模拟解析Beans.xml文件获取到的类全名
       String className = "com.scholar.spring6.HelloWorld";
        
        // 通过反射机制调用无参数构造方法创建对象
        Class<?> clazz = Class.forName(className);
        
        // JDK 9+ 推荐使用getDeclaredConstructor().newInstance()来创建实例
        Object object = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
        
        // 验证对象是否成功创建
        if (object instanceof HelloWorld) {
            ((HelloWorld) object).sayHello();
        }
    }
}

• Class.forName(className)：通过类的全名来加载类，返回Class对象。
• getDeclaredConstructor().newInstance()：获取类的无参构造器并创建实例。这种方式比clazz.newInstance()更推荐，因为它能显式地调用无参或带参构造器。

3.3 Bean对象的存储结构

当Spring容器启动时，它会读取配置信息（无论是XML配置文件还是注解），并将每个Bean的配置信息封装成一个BeanDefinition对象。BeanDefinition是一个接口，代表了一个Bean的定义信息，它包含了Bean的类类型、生命周期回调方法、依赖信息等，几乎包含了创建一个Bean所需的所有信息。

这些BeanDefinition对象被存储在Spring容器的内部数据结构中。在Spring的核心容器实现DefaultListableBeanFactory中，Bean定义信息存储在一个名为beanDefinitionMap的Map集合中：

private final Map<String, BeanDefinition> BeanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap<>(256);

Spring 容器加载到 Bean 类时 , 会把这个类的描述信息, 以包名加类名的方式存到 BeanDefinitionMap 中。

Map<String, BeanDefinition> BeanDefinitionMap, 其中 String 是Key，默认是类名首字母小写，BeanDefinition 存的是类的定义(描述信息) , 我们通常叫 BeanDefinition 接口为 Bean 的定义对象。

• BeanDefinition：是一个接口，代表了Bean的定义，它包含了创建Bean所需的全部信息，让Spring知道如何创建和管理这个Bean。
• BeanDefinitionMap：这个Map集合是Spring用来存储所有Bean定义的内部数据结构，确保了Spring容器可以快速访问和管理这些Bean。

Bean对象的管理

当从容器中请求一个Bean时，Spring容器会使用这些BeanDefinition信息来创建和配置Bean对象。具体步骤：

1. 查找BeanDefinition：根据请求的Bean名称，在beanDefinitionMap中查找对应的BeanDefinition对象。
2. Bean实例化：使用BeanDefinition中的信息，通过反射等机制创建Bean的实例。
3. 依赖注入：根据BeanDefinition中的依赖信息，将其他Bean或值注入到创建好的Bean实例中。
4. 初始化：如果Bean实现了初始化接口或通过配置指定了初始化方法，容器会调用这些方法来完成Bean的初始化。
5. 存储Bean实例：最后，创建和初始化完成的Bean实例会被存储在容器的另一个Map中，以便后续使用。

4. 启用 Log4j2 日志框架

4.1 Log4j2 日志概述

在项目开发中，日志十分的重要，不管是记录运行情况还是定位线上问题，都离不开对日志的分析。日志记录了系统行为的时间、地点、状态等相关信息，能够帮助我们了解并监控系统状态，在发生错误或者接近某种危险状态时能够及时提醒我们处理，同时在系统产生问题时，能够帮助我们快速的定位、诊断并解决问题。

Apache Log4j2 是一个开源的日志记录组件，使用非常的广泛。在工程中以易用方便代替了 System.out 等打印语句，它是 Java 下最流行的日志输入工具。

Log4j2 主要由几个重要的组件构成：

（1）日志信息的优先级

日志信息的优先级从高到低有 TRACE < DEBUG < INFO < WARN < ERROR < FATAL。

• TRACE：追踪，是最低的日志级别，相当于追踪程序的执行
• DEBUG：调试，一般在开发中，都将其设置为最低的日志级别
• INFO：信息，输出重要的信息，使用较多
• WARN：警告，输出警告的信息
• ERROR：错误，输出错误信息
• FATAL：严重错误

这些级别分别用来指定这条日志信息的重要程度；级别高的会自动屏蔽级别低的日志，也就是说，设置了 WARN 的日志，则 INFO、DEBUG 的日志级别的日志不会显示

（2）日志信息的输出目的地，日志信息的输出目的地指定了日志将打印到 控制台 还是 文件中；

（3）日志信息的输出格式，而输出格式则控制了日志信息的显示内容。

4.2 引入 Log4j2 依赖

<!--log4j2 的依赖-->
<dependency>
    <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
    <artifactId>log4j-core</artifactId>
    <version>2.19.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
    <artifactId>log4j-slf4j2-impl</artifactId>
    <version>2.19.0</version>
</dependency>

4.3 加入日志配置文件

在类的根路径（resources）下提供 log4j2.xml 配置文件（文件名固定为：log4j2.xml，文件必须放到类根路径下）

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration>
    <loggers>
        <!--
            level 指定日志级别，从低到高的优先级：
                TRACE < DEBUG < INFO < WARN < ERROR < FATAL
                trace：追踪，是最低的日志级别，相当于追踪程序的执行
                debug：调试，一般在开发中，都将其设置为最低的日志级别
                info：信息，输出重要的信息，使用较多
                warn：警告，输出警告的信息
                error：错误，输出错误信息
                fatal：严重错误
        -->
        <root level="DEBUG">
            <appender-ref ref="Spring6log"/>
            <appender-ref ref="RollingFile"/>
            <appender-ref ref="log"/>
        </root>
    </loggers>

    <appenders>
        <!--输出日志信息到控制台-->
        <console name="Spring6log" target="SYSTEM_OUT">
            <!--控制日志输出的格式-->
            <PatternLayout pattern="%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss SSS} [%t] %-3level %logger{1024} - %msg%n"/>
        </console>

        <!--文件会打印出所有信息，这个 log 每次运行程序会自动清空，由 append 属性决定，适合临时测试用-->
        <File name="log" fileName="d:/Spring6_log/test.log" append="false">
            <PatternLayout pattern="%d{HH:mm:ss.SSS} %-5level %class{36} %L %M - %msg%xEx%n"/>
        </File>

        <!-- 这个会打印出所有的信息，
            每次大小超过 size，
            则这 size 大小的日志会自动存入按年份-月份建立的文件夹下面并进行压缩，
            作为存档-->
        <RollingFile name="RollingFile" fileName="d:/Spring6_log/app.log"
                     filePattern="log/$${date:yyyy-MM}/app-%d{MM-dd-yyyy}-%i.log.gz">
            <PatternLayout pattern="%d{yyyy-MM-dd 'at' HH:mm:ss z} %-5level %class{36} %L %M - %msg%xEx%n"/>
            <SizeBasedTriggeringPolicy size="50MB"/>
            <!-- DefaultRolloverStrategy 属性如不设置，
            则默认为最多同一文件夹下7个文件，这里设置了20 -->
            <DefaultRolloverStrategy max="20"/>
        </RollingFile>
    </appenders>
</configuration>

4.4 测试

运行原测试程序

运行原测试程序，多了 Spring 打印日志

4.5 使用日志

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

public class HelloWorldTest {
    // 创建Logger对象，这里使用SLF4J的LoggerFactory来获取日志记录器，传入当前类，以便于日志中可以输出当前类的信息。
    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(HelloWorldTest.class);

    @Test
    public void testHelloWorld() {
        // 加载Spring配置文件，并启动Spring容器
        ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("Beans.xml");
        
        // 从Spring容器中获取名为"helloWorld"的Bean
        HelloWorld helloworld = (HelloWorld) ac.getBean("helloWorld");
        
        // 调用Bean的方法
        helloworld.sayHello();
        
        // 使用logger记录信息，这里的日志级别是INFO，意味着这条信息会在配置了INFO及以上级别的日志输出中显示
        logger.info("执行成功");
    }
}

我们使用了SLF4J作为日志门面（Facade），这样可以轻松地在项目中切换不同的日志实现（比如从Log4j切换到Logback）而不需要修改源代码。LoggerFactory.getLogger(HelloWorldTest.class)方法用于获取与HelloWorldTest类相关联的Logger实例。

控制台：