Подготовка к Spring Professional Certification. Часть 1: «Контейнер, IoC, бины»

1. Часто в них информация не структурирована, не собрана, или не актуальна
   
2. Молодые разработчики могут не знать английский. Этот цикл можно использовать не только для сертификации, но и для самообучения/повторения материалов.
   
3. Этими материалами можно пользоваться при подготовке к собеседованию, т.к. они выстроены в виде вопросов и ответов.
   
4. Важное, и самое главное преимущество — этот QA сделан из вопросов из  официального Study Guide от Pivotal. 
   

• Некоторые вопросы, которые казались мне лишними или которых не было в гиде я осознанно упустил.

1. Внедрение зависимостей, контейнер, IoC, бины
   
2. AOP (аспектно-ориентированное программирование)
   
3. JDBC, транзакции, JPA, Spring Data
   
4. Spring Boot
   
5. Spring MVC
   
6. Spring Security
   
7. REST
   
8. Тестирование
   

• Spring 5 Design Patterns
  
• Spring in Action 4th edition
  
• Spring Security — Third Edition
  
• Core Spring 5 Certification in Detail by Ivan Krizsan
  
• Spring Documentation and Spring API javadocs
  

Внедрение зависимостей — это специальный паттерн, который уменьшает связь между Spring компонентами (то есть между различными POJO). Таким образом, при применении DI, ваш код становится чище, проще, его становится легче понять и тестировать. 
Согласно паттерну DI, создание объектов для зависимостей переходит на фабрику или отдается третьей стороне. Это означает, что мы можем сосредоточиться на использовании этих объектов вместо их создания.

• Улучшенное тестирование. В тестах бин может быть заменен специальным объектом(mock или stub), который реализует интерфейс бина.
  
• Позволяет использовать механизм динамических прокси из JDK(например, при создании репозитория через Spring Data)
  
• Позволяет скрывать реализацию
  

В Spring Framework интерфейс org.springframework.factory.BeanFactory предоставляет фабрику для бинов, которая в то же время является IoC контейнером приложения. Управление бинами основано на конфигурации(java или xml).

Интерфейс org.springframework.context.ApplicationContext — это обертка над bean factory, предоставляющая некоторые дополнительные возможности, например AOP, транзакции, безопасность, i18n, и т.п.

Основа Spring Framework — контейнер, и наши объекты "живут" в этом контейнере.
Контейнер обычно создает множество объектов на основе их конфигураций и управляет их жизненным циклом от создания объекта до уничтожения.

Контейнер — это объект, реализующий интерфейс ApplicationContext.

Spring обеспечивает несколько разновидностей контекста. 

Есть несколько основных реализаций интерфейса ApplicationContext:

• FileSystemXmlApplicationContext
  
• ClassPathXmlApplicationContext
  
• AnnotationConfigApplicationContext
  
• XmlWebApplicationContext
  
• AnnotationConfigWebApplicationContext
  

Примеры создания контекста:

ApplicationContext ctx = new FileSystemXmlApplicationContext(
                                     "c:/bean_properties.xml");

ApplicationContext ctx = new AnnotationConfigApplicationContext(
                            "com.springdemoapp.JavaConfig.class");

1. Загрузка описаний бинов, создание графа зависимостей(между бинами)
2. Создание и запуск BeanFactoryPostProcessors
3. Создание бинов
4. Spring внедряет значения и зависимости в свойства бина
5. Если бин реализует метод setBeanName() из интерфейса NameBeanAware, то ID бина передается в метод
6. Если бин реализует BeanFactoryAware, то Spring устанавливает ссылку на bean factory через setBeanFactory() из этого интерфейса.
7. Если бин реализует интерфейс ApplicationContextAware, то Spring устанавливает ссылку на ApplicationContext через setApplicationContext().
8. BeanPostProcessor это специальный интерфейс(о нем ниже), и Spring позволяет бинам имплементировать этот интерфейс. Реализуя метод postProcessBeforeInitialization(), можно изменить экземпляр бина перед его(бина) инициализацией(установка свойств и т.п.)
9. Если определены методы обратного вызова, то Spring вызывает их. Например, это метод, аннотированный @PostConstruct или метод initMethod из аннотации @Bean.
10. Теперь бин готов к использованию. Его можно получить с помощью метода ApplicationContext#getBean().
11. После того как контекст будет закрыт(метод close() из ApplicationContext), бин уничтожается.
12. Если в бине есть метод, аннотированный @PreDestroy, то перед уничтожением вызовется этот метод. Если бин имплементирует DisposibleBean, то Spring вызовет метод destroy(), чтобы очистить ресурсы или убить процессы в приложении. Если в аннотации @Bean определен метод destroyMethod, то вызовется и он.
    

Если вы используете JUnit 5, то вам нужно указать 2 аннотации:

• ```@ExtendWith(TestClass.class)``` — используется для указания тестового класса
  
• ```@ContextConfoguration(classes = JavaConfig.class)``` — загружает java/xml конфигурацию для создания контекста в тесте
  

Можно использовать аннотацию @SpringJUnitConfig, которая сочетает обе эти аннотации.
Для теста веб-слоя можно использовать аннотацию @SpringJUnitWebConfig.

Если это не веб-приложение, то есть 2 способа:

• Регистрация shutdown-hook с помощью вызова метода registerShutdownHook(), он также реализован в классе AbstractApplicationContext. Это предпочтительный способ.
• Можно вызвать метод close() из класса AbstractApplicationContext.

В Spring Boot приложении:

• Spring Boot самостоятельно зарегистрирует shutdown-hook за вас.

Чтобы создать класс с конфигурацией на основе Java-кода, нужно аннотировать его с помощью
@Configuration. 
Этот класс будет содержать фабричные методы для создания бинов в контейнере.
Эти методы должны быть аннотированы аннотацией @Bean.

Пример:

@Configuration
public class DSConfig {
  @Bean
  public DataSource dataSource() {
      return DataSourceBuilder
          .create()
          .username("")
          .password("")
          .url("")
          .driverClassName("")
          .build();
  }
}

Этот класс поместит в контейнер экземпляр класса DataSource. Позднее его можно будет использовать при доступе к базе данных.

Component scanning(сканирование компонентов) — Spring автоматически обнаруживает бины, которые будут находиться в контейнере. Это бины с аннотациями-стереотипами.

Однако сканирование компонентов не включено по умолчанию.
Чтобы включить сканирование, аннотируйте @Configuration-класс аннотацией @ComponentScanning. Spring будет автоматически сканировать тот пакет, в котором находится этот класс и все его подпакеты.
Можно указать и другие пакеты для сканирования, и даже классы:

//сканирует 2 пакета
@Configuration(<i>basePackages</i> = {"soundsystem", "video"})

//сканирует класс
@Configuration(<i>basePackageClasses</i> = "MyClass.class")

Autowiring(внедрение) — Spring автоматически внедрит зависимости во время сканирования или помещения бина в контейнер.
Для внедрения зависимостей используется аннотация @Autowire.

Стереотипы — это аннотации, обозначающие специальную функциональность.
Все стереотипы включают в себя аннотацию @Component.

Область видимости — scope, скоуп. Существует 2 области видимости по умолчанию.

И 4 области видимости в веб-приложении.

Singleton-бины обычно создаются сразу при сканировании.
Prototype-бины обычно создаются только после запроса.

Чтобы указать способ инициализации, можно использовать аннотацию @Lazy. 
Она ставится на @Bean-методы, на @Configuration-классы, или на @Component-классы.
В зависимости от параметра(true или false), который принимает аннотация, инициализация будет или ленивая, или произойдет сразу. По умолчанию(т.е. без указания параметра) используется true.

• BeanFactoryPostProcessor работает над описаниями бинов или конфигурационными метаданными перед тем, как бин будет создан.
• Spring поставляет несколько полезных реализаций BeanFactoryPostProcessor, например, читающий property-файлы и получающий из них свойства бинов.
• Вы можете написать собственную реализацию BFPP.

Для того чтобы использовать кастомный BFPP. Вы можете переопределить механизм получения данных из метафайлов.

@Bean
public static PropertySourcesPlaceholderConfigurer pspc() {
    //создать, сконфигурировать и вернуть pspc
}

• destroyMethod — указывает на метод обратного вызова. Метод находится в бине.
• initMethod — указывает на метод обратного вызова. Метод находится в бине.
• name — имя бина. По умолчанию именем бина является имя метода.
• value — алиас для name()

Spring использует несколько BeanPostProcessor’ов. 
Например, CommonAnnotationPostProcessor или AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.
BPP работает с экземплярами бинов, т.е. контейнер создает бин, а затем начинает работать BPP.

Есть 3 варианта для создания таких методов:

• @PreDestroy и @PostConstruct аннотации
• Параметры initMethod и destroyMethod в аннотации @Bean, указывающие на методы в классе бина
• Переопределенные InitializingBean#afterPropertiesSet() и DisposableBean#destroy(). Для переопределения этих методов нужно имплементировать соответствующие интерфейсы.

Ниже перечислены типы DI, которые могут быть использованы в вашем приложении:

• Constructor DI
• Setter DI
• Field DI

DI через конструктор считается самым лучшим способом, т.к. для него не надо использовать рефлексию, а также он не имеет недостатков DI через сеттер.
DI через поле не рекомендуется использовать, т.к. для этого применяется рефлексия, снижающая производительность.
DI через конструктор может приводить к циклическим зависимостям. Чтобы этого избежать, можно использовать ленивую инициализацию бинов или DI через сеттер.

1. Контейнер определяет тип объекта для внедрения
2. Контейнер ищет бины в контексте(он же контейнер), которые соответствуют нужному типу
3. Если есть несколько кандидатов, и один из них помечен как @Primary, то внедряется он
4. Если используется аннотации @Autowire + Qualifier, то контейнер будет использовать информацию из @Qualifier, чтобы понять, какой компонент внедрять
5. В противном случае контейнер попытается внедрить компонент, основываясь на его имени или ID
6. Если ни один из способов не сработал, то будет выброшено исключение

Контейнер обрабатывает DI с помощью AutowiredAnnotationBeanPostProcessor. В связи с этим, аннотация не может быть использована ни в одном BeanFactoryPP или BeanPP.

Если внедряемый объект массив, коллекция, или map с дженериком, то Spring внедрит все бины подходящие по типу в этот массив(или другую структуру данных). В случае с map ключом будет имя бина.

//параметр указывает, требуется ли DI
@Authowired(required = true/false)

Вы можете использовать разные типы внедрения:

• Конструктор
• Сеттер
• Field-injection
• Value

Spring предоставляет аннотацию Qualifier, чтобы преодолеть проблему неоднозначности при DI.

@Bean
@Qualifier("SomeClass1")
public SomeClass getField() {...}

//…

@Autowire
@Qualifier("SomeField1")
public SomeClass someField;

Если в контейнере есть несколько бинов одного типа(SomeClass), то контейнер внедрит именно тот бин, над @Bean-методом которого стоит соответствующий квалификатор. Также можно не ставить квалификатор на метод, а использовать имя бина в качестве параметра квалификатора.
Имя бина можно можно указать через параметр аннотации Bean, а по умолчанию это имя фабричного метода.

Прокси это специальный объект, который имеет такие же публичные методы как и бин, но у которого есть дополнительная функциональность. 
Два вида прокси:

• JDK-proxy — динамическое прокси. API встроены в JDK. Для него необходим интерфейс
• CGLib proxy — не встроен в JDK. Используется когда интерфейс объекта недоступен

Плюсы прокси-объектов:

• Позволяют добавлять доп. логику — управление транзакциями, безопасность, логирование
• Отделяет некоторый код(логирование и т.п.) от основной логики

Если в контейнере нет экземпляра бина, то вызывается @Bean-метод. Если экземпляр бина есть, то возвращается уже созданный бин.

При использовании Java-конфигурации вы можете использовать аннотацию @Profile.
Она позволяет использовать разные настройки для Spring в зависимости от указанного профиля.
Ее можно ставить на @Configuration и Component классы, а также на Bean методы.

@Bean("dataSource")
@Profile("production")
public DataSource jndiDataSource() {...}

@Bean("dataSource")
@Profile("development")
public DataSource standaloneDataSource() {...}

Для этого можно использовать аннотацию @Value.
Такие значения можно получать из property файлов, из бинов, и т.п.

@Value("$some.key")
public String stringWithDefaultValue;

В эту переменную будет внедрена строка, например из property или из view.