Обзор модулей Spring для Java

Рассказывает Мария Багулина

Spring для Java — обширная платформа для создания веб-проектов на Java, состоящая из множества независимых модулей (проектов) для разных задач: от простых веб-приложений до Big Data. Мы рассмотрим, что дают эти модули, какие их основные особенности и для чего их можно использовать.

Что такое Spring?

Spring возник в 2003 году в виде облегчённого аналога платформы для корпоративных приложений Java Enterprise. Он позиционируется как простая в использовании платформа для веб-приложений. Spring поддерживает несколько языков JVM: Java, Kotlin и Groovy.

Spring состоит из большого числа модулей. Среди них есть модули-стартеры, без которых Spring-приложение просто не запустится, а есть также вспомогательные проекты, добавляющие в приложение определённую функциональность: например Spring Data Flow для потоковой обработки данных, Security для безопасности или Cloud для распределённых систем. Такая структура позволяет разработчикам эффективно создавать и поддерживать приложения, используя только нужные инструменты.

Остановимся более подробно на основных модулях Spring и узнаем, для чего их можно использовать.

Несколько слов о Spring Framework

Spring Framework — ядро платформы Spring. Framework неявно используется другими компонентами Spring, например MVC и WebFlux, обеспечивая фундаментальные инструменты для различных архитектур приложений. Мы не будем рассматривать его как отдельный модуль Spring, но перечислим основные характеристики и особенности.

Spring Framework включает:

• Основные технологии: внедрение зависимостей, события, ресурсы, i18n, проверка, связывание данных, преобразование типов, SpEL, AOP.
• Инструменты тестирования: mock-объекты, TestContext, Spring MVC Test, WebTestClient.
• Доступ к данным: транзакции, поддержка DAO, JDBC, ORM, Marshalling XML.
• Интеграцию: удалённое взаимодействие, JMS, JCA, JMX, электронная почта, задачи, планирование, кеш.

Spring Boot

Spring Boot — комплексный фреймворк для создания и запуска приложений с минимальными усилиями и настройками. Этот модуль делится на два стека: основанный на API сервлетов Spring MVC и реактивный Spring WebFlux.

Spring WebFlux — веб-платформа, созданная, чтобы по максимуму использовать преимущества современных многоядерных процессоров и обрабатывать огромное количество одновременных подключений.

Spring MVC построен на API сервлетов и использует архитектуру синхронного блокирующего ввода-вывода с моделью «один запрос на поток».

В Spring Boot также можно опционально подключить библиотеку Reactor для создания реактивных систем на JVM.

Характеристики

• Встраивание контейнеров Tomcat, Jetty или Undertow напрямую без развёртывания WAR-файлов.
• Готовые стартовые зависимости, упрощающие конфигурацию сборки.
• Возможность сконфигурировать проект прямо в браузере с помощью Spring Initializr.
• Автоматическая настройка сторонних библиотек (по возможности).
• Готовые к работе функции, такие как сбор метрик, проверка работоспособности и использование внешней конфигурации.
• Нет кодогенерации и не требуется конфигурация XML — всё конфигурируется через аннотации.

Для чего используется

Вместе со Spring Boot в проектах обычно используются Spring Security и Cloud. С помощью Spring Boot можно создавать:

• микросервисы;
• реактивные системы;
• веб-приложения.

Что почитать и с чего начать

Для скоростного погружения в Spring Boot пройдитесь по руководству по быстрому запуску. Также в официальной документации можно найти гайд по созданию приложения с помощью Spring Boot и туториал для написания веб-службы RESTful.

Spring Data

Модуль обеспечивает приложениям доступ к данным через реляционные и нереляционные базы данных (БД), map-reduce фреймворки и облачные сервисы. Spring Data содержит множество подпроектов, предназначенных для определённых СУБД. Среди них есть, например, MySQL, MongoDB, Redis и многие другие. Также можно использовать подмодули, разработанные сообществом Spring для более специфичных баз данных вроде ArangoDB, Google Datastore, Microsoft Azure Cosmos DB и других.

Основной механизм, реализуемый в Spring Data — репозиторий. Это набор интерфейсов, использующих JPA Entity для взаимодействия с данными.

Характеристики

• Настраиваемое отображение сущностей в БД на Java-объекты.
• Создание динамических запросов в базу данных через сигнатуру метода интерфейса репозитория.
• Базовые классы для различных задач.
• Прозрачный аудит объектов.
• Возможность интегрировать собственный код репозитория.
• Простая интеграция со Spring через JavaConfig, а также кастомных пространств имён XML.
• Расширенная интеграция с контроллерами Spring MVC.

Для чего используется

Spring Data используется везде, где нужен доступ к данным, и легко интегрируется с другими модулями Spring.

Что почитать и с чего начать

Обо всех модулях Spring Data можно почитать в официальной документации.

Spring Cloud

Со Spring Cloud вы сможете легко и быстро создавать шаблоны в распределённых системах. Из примеров таких шаблонов: управление конфигурацией, обнаружение сервисов, интеллектуальная маршрутизация, микропрокси, одноразовые токены и многое другое.

Шаблоны, созданные с помощью Spring Cloud, будут хорошо работать в любой распределённой среде, включая ваш собственный ноутбук, центры обработки данных и PaaS-платформы, такие как Cloud Foundry.

Spring Cloud также состоит из множества подпроектов для разных целей. Так, Spring Cloud Azure интегрирует Spring со службами Azure, Spring Cloud Stream используется для создания управляемых событиями микросервисов (event-driven microservices) и так далее.

Характеристики

• Распределённая / версионная конфигурация.
• Регистрация и обнаружение сервисов.
• Маршрутизация.
• Связь между сервисами (service-to-service calls).
• Балансировка нагрузки.
• Выбор лидера и состояние кластера.
• Распределённый обмен сообщениями.

Для чего используется

Spring Cloud содержит много полезных инструментов для микросервисов и распределённых систем.

Что почитать и с чего начать

Посмотрите большой гайд для начинающих, попробуйте создать микросервис с балансировкой нагрузки и почитайте документацию с примерами.

Spring Cloud Data Flow

Spring Cloud Data Flow нужен приложениям, в которых используется потоковая передача и пакетная обработка данных.

Фреймворк поддерживает ряд готовых кейсов обработки данных, среди которых ETL, потоковая обработка событий и прогнозная аналитика.

Характеристики

• Развёртывание приложений на платформах Cloud Foundry и Kubernetes.
• Готовые приложения для различных сценариев интеграции и обработки данных.
• Настраиваемые приложения, ориентированные на связующее ПО или службы данных.
• Простой потоковый конвейер DSL, чтобы указывать, какие приложения развёртывать и как подключать выходы и входы.
• Графический редактор для интерактивного построения конвейеров данных и мониторинга метрик с помощью Wavefront, Prometheus, Influx DB или других систем.
• REST API для создания и развёртывания конвейеров данных с возможностью работы из командной строки.

Для чего используется

Spring Cloud Data Flow подойдёт для создания конвейеров потоковой обработки данных — например, чтобы пересылать какие-либо данные в базу и затем удобно анализировать их.

Что почитать и с чего начать

Попробуйте создать микросайт с помощью Spring Cloud Data Flow и ознакомиться с примерами использования.

Spring Security

Spring Security — среда аутентификации, авторизации и контроля доступа. Это стандартный фреймворк, который используется для защиты приложений на основе Spring.

Spring Security предоставляет базовые функции безопасности, которые можно легко расширить для ваших собственных нужд.

Характеристики

• Аутентификация и авторизация пользователей.
• Защита от атак, таких как фиксация сессии, кликджекинг, подделка межсайтовых запросов и так далее.
• Возможность интеграции с Servlet API.
• Опционально подключаемый модуль Spring Web MVC.

Для чего используется

Модуль Security нужен, чтобы обеспечить проверку безопасности и защитить приложение от атак.

Что почитать и с чего начать

На официальном сайте есть небольшое руководство по защите веб-приложения, более подробный гайд с объяснением всех функций и особенностей Spring Security, а также раздел в документации.

Spring Integration

Spring Integration позволяет облегчить обмен сообщениями в приложениях на основе Spring, поддерживает интеграцию с внешними системами и даёт инструменты для обработки данных из разных источников. Один из подпроектов Spring Cloud, Spring Cloud Stream, использует Spring Integration как движок для микросервисов, управляемых событиями.

Характеристики

• Много шаблонов для интеграции приложений предприятия.
• Интеграция с внешними системами.
• Веб-сервисы (SOAP и REST).
• Обширная поддержка JMX.
• MBeans-компоненты.

Для чего используется

Spring Integration подключается к проекту, если вам нужно связать POJO (Plain Old Java Object) с помощью парадигмы обмена сообщениями без внедрения зависимостей (DI). Также Integration позволяет взаимодействовать с внешними системами с помощью адаптеров каналов и шлюзов. Адаптеры каналов используются для односторонней интеграции (отправка или получение), а шлюзы — для сценариев запроса / ответа (входящего или исходящего).

Что почитать и с чего начать

Посмотрите небольшое руководство по созданию приложения, использующего Spring Integration для извлечения данных, их обработки и записи в файл. Также можете изучить более 50 примеров.

Spring Batch

Spring Batch — платформа для разработки пакетных приложений. Spring Batch подойдёт как для простых, так и для более сложных проектов — платформа легко масштабируется и может обрабатывать большие объёмы информации.

Характеристики

• Управление транзакциями.
• Обработка на основе фрагментов данных.
• Декларативный ввод / вывод.
• Веб-интерфейс администрирования (Spring Cloud Data Flow).

Для чего используется

Spring Batch подойдёт для приложений с многократно используемыми функциями, чтобы обрабатывать большие объёмы записей. Среди таких функций — ведение логов и трассировка, управление транзакциями, статистика обработки заданий, перезапуск и пропуск заданий, управление ресурсами и другие.

Что почитать и с чего начать

Гайд по созданию базовой пакетной службы и более 20 примеров использования Spring Batch.

…И ещё немного

Мы перечислили лишь ключевые модули Spring. На самом деле их гораздо больше: например, есть ещё Spring for Android для создания Android-приложений, Spring CredHub для взаимодействия с CredHub-сервером, Spring LDAP и многие другие.

С полным списком проектов Spring можно ознакомиться на официальном сайте.