博客记录-day102-Spring面试题+Java 编译过程

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一、小林-Spring面试题

1、Spring IoC和AOP 介绍一下

Spring IoC和AOP 区别:

  • IoC:即控制反转的意思,它是一种创建和获取对象的技术思想,依赖注入(DI)是实现这种技术的一种方式。传统开发过程中,我们需要通过new关键字来创建对象。使用IoC思想开发方式的话,我们不通过new关键字创建对象,而是通过IoC容器来帮我们实例化对象。 通过IoC的方式,可以大大降低对象之间的耦合度。
  • AOP:是面向切面编程,能够将那些与业务无关,却为业务模块所共同调用的逻辑封装起来,以减少系统的重复代码,降低模块间的耦合度。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 Proxy 去进行代理了,这时候 Spring AOP 会使用 Cglib 生成一个被代理对象的子类来作为代理。

在 Spring 框架中,IOC 和 AOP 结合使用,可以更好地实现代码的模块化和分层管理。例如:

  • 通过 IOC 容器管理对象的依赖关系,然后通过 AOP 将横切关注点统一切入到需要的业务逻辑中。
  • 使用 IOC 容器管理 Service 层和 DAO 层的依赖关系,然后通过 AOP 在 Service 层实现事务管理、日志记录等横切功能,使得业务逻辑更加清晰和可维护。

2、Spring的aop介绍一下

Spring AOP是Spring框架中的一个重要模块,用于实现面向切面编程。

我们知道,Java 就是一门面向对象编程的语言,在 OOP 中最小的单元就是“Class 对象”,但是在 AOP 中最小的单元是“切面”。一个“切面”可以包含很多种类型和对象,对它们进行模块化管理,例如事务管理。

在面向切面编程的思想里面,把功能分为两种

  • 核心业务:登陆、注册、增、删、改、查、都叫核心业务
  • 周边功能:日志、事务管理这些次要的为周边业务

在面向切面编程中,核心业务功能和周边功能是分别独立进行开发,两者不是耦合的,然后把切面功能和核心业务功能 "编织" 在一起,这就叫AOP。

AOP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,并有利于未来的可拓展性和可维护性

在 AOP 中有以下几个概念:

  • AspectJ:切面,只是一个概念,没有具体的接口或类与之对应,是 Join point,Advice 和 Pointcut 的一个统称。
  • Join point:连接点,指程序执行过程中的一个点,例如方法调用、异常处理等。在 Spring AOP 中,仅支持方法级别的连接点。
  • Advice:通知,即我们定义的一个切面中的横切逻辑,有“around”,“before”和“after”三种类型。在很多的 AOP 实现框架中,Advice 通常作为一个拦截器,也可以包含许多个拦截器作为一条链路围绕着 Join point 进行处理。
  • Pointcut:切点,用于匹配连接点,一个 AspectJ 中包含哪些 Join point 需要由 Pointcut 进行筛选。
  • Introduction:引介,让一个切面可以声明被通知的对象实现任何他们没有真正实现的额外的接口。例如可以让一个代理对象代理两个目标类。
  • Weaving:织入,在有了连接点、切点、通知以及切面,如何将它们应用到程序中呢?没错,就是织入,在切点的引导下,将通知逻辑插入到目标方法上,使得我们的通知逻辑在方法调用时得以执行。
  • AOP proxy:AOP 代理,指在 AOP 实现框架中实现切面协议的对象。在 Spring AOP 中有两种代理,分别是 JDK 动态代理和 CGLIB 动态代理。
  • Target object:目标对象,就是被代理的对象。

Spring AOP 是基于 JDK 动态代理和 Cglib 提升实现的,两种代理方式都属于运行时的一个方式,所以它没有编译时的一个处理,那么因此 Spring 是通过 Java 代码实现的。

3、IOC和AOP是通过什么机制来实现的?

Spring IOC 实现机制

  • 反射:Spring IOC容器利用Java的反射机制动态地加载类、创建对象实例及调用对象方法,反射允许在运行时检查类、方法、属性等信息,从而实现灵活的对象实例化和管理。
  • 依赖注入:IOC的核心概念是依赖注入,即容器负责管理应用程序组件之间的依赖关系。Spring通过构造函数注入、属性注入或方法注入,将组件之间的依赖关系描述在配置文件中或使用注解。
  • 设计模式 - 工厂模式:Spring IOC容器通常采用工厂模式来管理对象的创建和生命周期。容器作为工厂负责实例化Bean并管理它们的生命周期,将Bean的实例化过程交给容器来管理。
  • 容器实现:Spring IOC容器是实现IOC的核心,通常使用BeanFactory或ApplicationContext来管理Bean。BeanFactory是IOC容器的基本形式,提供基本的IOC功能;ApplicationContext是BeanFactory的扩展,并提供更多企业级功能。

Spring AOP 实现机制

Spring AOP的实现依赖于动态代理技术。动态代理是在运行时动态生成代理对象,而不是在编译时。它允许开发者在运行时指定要代理的接口和行为,从而实现在不修改源码的情况下增强方法的功能。

Spring AOP支持两种动态代理:

  • 基于JDK的动态代理:使用java.lang.reflect.Proxy类和java.lang.reflect.InvocationHandler接口实现。这种方式需要代理的类实现一个或多个接口。
  • 基于CGLIB的动态代理:当被代理的类没有实现接口时,Spring会使用CGLIB库生成一个被代理类的子类作为代理。CGLIB(Code Generation Library)是一个第三方代码生成库,通过继承方式实现代理。

4、怎么理解SpringIoc?

IOC:Inversion Of Control,即控制反转,是一种设计思想。在传统的 Java SE 程序设计中,我们直接在对象内部通过 new 的方式来创建对象,是程序主动创建依赖对象;

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而在Spring程序设计中,IOC 是有专门的容器去控制对象。

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所谓控制就是对象的创建、初始化、销毁。

  • 创建对象:原来是 new 一个,现在是由 Spring 容器创建。
  • 初始化对象:原来是对象自己通过构造器或者 setter 方法给依赖的对象赋值,现在是由 Spring 容器自动注入。
  • 销毁对象:原来是直接给对象赋值 null 或做一些销毁操作,现在是 Spring 容器管理生命周期负责销毁对象。

总结:IOC 解决了繁琐的对象生命周期的操作,解耦了我们的代码。所谓反转:其实是反转的控制权,前面提到是由 Spring 来控制对象的生命周期,那么对象的控制就完全脱离了我们的控制,控制权交给了 Spring 。这个反转是指:我们由对象的控制者变成了 IOC 的被动控制者。

5、依赖倒置,依赖注入,控制反转分别是什么?

  • 控制反转:“控制”指的是对程序执行流程的控制,而“反转”指的是在没有使用框架之前,程序员自己控制整个程序的执行。在使用框架之后,整个程序的执行流程通过框架来控制。流程的控制权从程序员“反转”给了框架。
  • 依赖注入:依赖注入和控制反转恰恰相反,它是一种具体的编码技巧。我们不通过 new 的方式在类内部创建依赖类的对象,而是将依赖的类对象在外部创建好之后,通过构造函数、函数参数等方式传递(或注入)给类来使用。
  • 依赖倒置:这条原则跟控制反转有点类似,主要用来指导框架层面的设计。高层模块不依赖低层模块,它们共同依赖同一个抽象。抽象不要依赖具体实现细节,具体实现细节依赖抽象。

6、如果让你设计一个SpringIoc,你觉得会从哪些方面考虑这个设计?

  • Bean的生命周期管理:需要设计Bean的创建、初始化、销毁等生命周期管理机制,可以考虑使用工厂模式和单例模式来实现。
  • 依赖注入:需要实现依赖注入的功能,包括属性注入、构造函数注入、方法注入等,可以考虑使用反射机制和XML配置文件来实现。
  • Bean的作用域:需要支持多种Bean作用域,比如单例、原型、会话、请求等,可以考虑使用Map来存储不同作用域的Bean实例。
  • AOP功能的支持:需要支持AOP功能,可以考虑使用动态代理机制和切面编程来实现。
  • 异常处理:需要考虑异常处理机制,包括Bean创建异常、依赖注入异常等,可以考虑使用try-catch机制来处理异常。
  • 配置文件加载:需要支持从不同的配置文件中加载Bean的相关信息,可以考虑使用XML、注解或者Java配置类来实现。

7、SpringAOP主要想解决什么问题

它的目的是对于面向对象思维的一种补充,而不是像引入命令式、函数式编程思维让他顺应另一种开发场景。在我个人的理解下AOP更像是一种对于不支持多继承的弥补,除开对象的主要特征(我更喜欢叫“强共性”)被抽象为了一条继承链路,对于一些“弱共性”,AOP可以统一对他们进行抽象和集中处理。

举一个简单的例子,打印日志。需要打印日志可能是许多对象的一个共性,这在企业级开发中十分常见,但是日志的打印并不反应这个对象的主要共性。而日志的打印又是一个具体的内容,它并不抽象,所以它的工作也不可以用接口来完成。而如果利用继承,打印日志的工作又横跨继承树下面的多个同级子节点,强行侵入到继承树内进行归纳会干扰这些强共性的区分。

这时候,我们就需要AOP了。AOP首先在一个Aspect(切面)里定义了一些Advice(增强),其中包含具体实现的代码,同时整理了切入点,切入点的粒度是方法。最后,我们将这些Advice织入到对象的方法上,形成了最后执行方法时面对的完整方法。

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8、SpringAOP的原理了解吗

Spring AOP的实现依赖于动态代理技术。动态代理是在运行时动态生成代理对象,而不是在编译时。它允许开发者在运行时指定要代理的接口和行为,从而实现在不修改源码的情况下增强方法的功能。

Spring AOP支持两种动态代理:

  • 基于JDK的动态代理:使用java.lang.reflect.Proxy类和java.lang.reflect.InvocationHandler接口实现。这种方式需要代理的类实现一个或多个接口。
  • 基于CGLIB的动态代理:当被代理的类没有实现接口时,Spring会使用CGLIB库生成一个被代理类的子类作为代理。CGLIB(Code Generation Library)是一个第三方代码生成库,通过继承方式实现代理。

9、动态代理是什么?

Java的动态代理是一种在运行时动态创建代理对象的机制,主要用于在不修改原始类的情况下对方法调用进行拦截和增强。

Java动态代理主要分为两种类型:

  • 基于接口的代理(JDK动态代理): 这种类型的代理要求目标对象必须实现至少一个接口。Java动态代理会创建一个实现了相同接口的代理类,然后在运行时动态生成该类的实例。这种代理的实现核心是java.lang.reflect.Proxy类和java.lang.reflect.InvocationHandler接口。每一个动态代理类都必须实现InvocationHandler接口,并且每个代理类的实例都关联到一个handler。当通过代理对象调用一个方法时,这个方法的调用会被转发为由InvocationHandler接口的invoke()方法来进行调用。
  • 基于类的代理(CGLIB动态代理): CGLIB(Code Generation Library)是一个强大的高性能的代码生成库,它可以在运行时动态生成一个目标类的子类。CGLIB代理不需要目标类实现接口,而是通过继承的方式创建代理类。因此,如果目标对象没有实现任何接口,可以使用CGLIB来创建动态代理。

10、动态代理和静态代理的区别

代理是一种常用的设计模式,目的是:为其他对象提供一个代理以控制对某个对象的访问,将两个类的关系解耦。代理类和委托类都要实现相同的接口,因为代理真正调用的是委托类的方法。

区别:

  • 静态代理:由程序员创建或者是由特定工具创建,在代码编译时就确定了被代理的类是一个静态代理。静态代理通常只代理一个类;
  • 动态代理:在代码运行期间,运用反射机制动态创建生成。动态代理代理的是一个接口下的多个实现类。

11、AOP实现有哪些注解?

常用的注解包括:

  • @Aspect:用于定义切面,标注在切面类上。
  • @Pointcut:定义切点,标注在方法上,用于指定连接点。
  • @Before:在方法执行之前执行通知。
  • @After:在方法执行之后执行通知。
  • @Around:在方法执行前后都执行通知。
  • @AfterReturning:在方法执行后返回结果后执行通知。
  • @AfterThrowing:在方法抛出异常后执行通知。
  • @Advice:通用的通知类型,可以替代@Before、@After等。

12、什么是反射?有哪些使用场景?

反射机制是指程序在运行状态下,对于任意一个类,都能够获取这个类的所有属性和方法;对于任意一个对象,都能够调用它的任意属性和方法。也就是说,Java 反射允许在运行时获取类的信息并动态操作对象,即使在编译时不知道具体的类也能实现。

反射具有以下特性:

  1. 运行时类信息访问:反射机制允许程序在运行时获取类的完整结构信息,包括类名、包名、父类、实现的接口、构造函数、方法和字段等。
  2. 动态对象创建:可以使用反射API动态地创建对象实例,即使在编译时不知道具体的类名。这是通过Class类的newInstance()方法或Constructor对象的newInstance()方法实现的。
  3. 动态方法调用:可以在运行时动态地调用对象的方法,包括私有方法。这通过Method类的invoke()方法实现,允许你传入对象实例和参数值来执行方法。
  4. 访问和修改字段值:反射还允许程序在运行时访问和修改对象的字段值,即使是私有的。这是通过Field类的get()和set()方法完成的。

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Java反射机制在spring框架中,很多地方都用到了反射,让我们来看看Spring的IoC和AOP是如何使用反射技术的。

1、Spring框架的依赖注入(DI)和控制反转(IoC)

Spring 使用反射来实现其核心特性:依赖注入。

在Spring中,开发者可以通过XML配置文件或者基于注解的方式声明组件之间的依赖关系。当应用程序启动时,Spring容器会扫描这些配置或注解,然后利用反射来实例化Bean(即Java对象),并根据配置自动装配它们的依赖。

例如,当一个Service类需要依赖另一个DAO类时,开发者可以在Service类中使用@Autowired注解,而无需自己编写创建DAO实例的代码。Spring容器会在运行时解析这个注解,通过反射找到对应的DAO类,实例化它,并将其注入到Service类中。这样不仅降低了组件之间的耦合度,也极大地增强了代码的可维护性和可测试性。

2、动态代理的实现

在需要对现有类的方法调用进行拦截、记录日志、权限控制或是事务管理等场景中,反射结合动态代理技术被广泛应用。

一个典型的例子是Spring AOP(面向切面编程)的实现。Spring AOP允许开发者定义切面(Aspect),这些切面可以横切关注点(如日志记录、事务管理),并将其插入到业务逻辑中,而不需要修改业务逻辑代码。

例如,为了给所有的服务层方法添加日志记录功能,可以定义一个切面,在这个切面中,Spring会使用JDK动态代理或CGLIB(如果目标类没有实现接口)来创建目标类的代理对象。这个代理对象在调用任何方法前或后,都会执行切面中定义的代码逻辑(如记录日志),而这一切都是在运行时通过反射来动态构建和执行的,无需硬编码到每个方法调用中。

这两个例子展示了反射机制如何在实际工程中促进松耦合、高内聚的设计,以及如何提供动态、灵活的编程能力,特别是在框架层面和解决跨切面问题时。

二、代码随想录-Java 编译过程

1、执行引擎

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2、指令集

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3、Java代码执行与编译

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4、解释器

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