Spring Framework, hay ngắn hơn là Spring, là một cấu trúc dùng để xây dựng chương trình ứng dụng mã nguồn mở dành cho ngôn ngữ lập trình Java. Phiên bản đầu tiên của nó do Rod Johnson viết, và đã được ông xuất bản cùng với quyển sách đầu tay Expert One-on-One Java EE Design and Development (Nhà xuất bản Wrox Press, Tháng 10 năm 2002) – tạm dịch là “Thiết kế và kiến tạo Java EE – tương giao cá nhân một đối một chuyên ngành”. Phiên bản phần mềm này cũng còn được xuất sang nền tảng .NET (.NET platform), được gọi là Spring.net.
Kiến trúc của Spring Framework được ra mắt công chúng lần đầu tiên hồi tháng 6 năm 2003 dưới Giấy phép Apache – phiên bản 2.0. Phiên bản 1.0 đánh dấu mốc thành đạt đầu tiên được xuất bản vào tháng 3 năm 2004, và tiếp đó vào tháng 9 năm 2004, tháng 3 năm 2005.
Tuy Spring Framework không bắt buộc người ta phải tuân theo một mô hình lập trình (programming model) cụ thể nào, song nó lan truyền rộng rãi trong cộng đồng những người viết chương trình dùng Java, như một hình thức chủ yếu thay thế cho mô hình Enterprise JavaBean. Theo thiết kế, bộ khung hình này giải phóng lập trình viên dùng Java, cho phép họ nhiều quyền tự do hơn, và đồng thời cung cấp một giải pháp tiện lợi, đầy đủ dẫn chứng bằng tài liệu, dễ dàng sử dụng, phù hợp với những thực hành thông dụng trong công nghệ phần mềm.
Bên cạnh những đặc trưng nền tảng của Spring Framework là những cái có thể dùng được trong bất cứ một chương trình ứng dụng Java nào, rất nhiều các mở rộng và tiến bộ trong việc kiến tạo các trình ứng dụng dành cho nền tảng mạng web (web-based application) dựa trên nền Java Enterprise cũng tồn tại nữa. Spring Framework nổi tiếng cũng một phần do chính đặc thù kể trên và được giới thương mại công nhận như một nền tảng kiến trúc có tầm quan trọng trong chiến lược kiến tạo phần mềm.
Tính năng chủ yếu
– Bao gồm bộ quản lý cài đặt rất có hiệu lực dựa trên JavaBeans, áp dụng lý thuyết đảo ngược quyền khống chế (IoC) làm cho việc mắc nối các chương trình ứng dụng trở nên nhanh chóng và dễ dàng hơn. Việc sử dụng (IoC) trong khung hình Spring Framework còn được ám chỉ đến với cái tên Dependency Injection (DI) (Nghĩa đen: bơm hay tiếp thành phần phụ thuộc, từ bên ngoài vào, lúc cần thiết, thay vì phải tự tạo từ bên trong). Nguyên lý của IoC sử dụng trong Spring Framework là một kỹ thuật nhằm ngoại biên hóa (externalize) việc kiến tạo và quản lý những thành phần phụ thuộc. Lấy ví dụ trường hợp lớp “Foo” phụ thuộc vào một trường hợp cá biệt của lớp “Bar” để thi hình một nhiệm vụ nào đấy. Theo phương pháp cổ truyền, “Foo” phải tự kiến tạo trường hợp cá biệt của lớp “Bar”, dùng hành động “new”, hoặc phải tiếp nhận trường hợp cá biệt của lớp này từ một lớp chế xuất nào đấy (factory class). Nếu sử dụng tiếp cận của IoC thì một tiến trình ngoại biên sẽ phải cung cấp trường hợp của “Bar” (hoặc một tiểu lớp của nó) cho “Foo” trong thời gian chạy (runtime). Đây chính là nguyên nhân tại sao “DI” là một thành ngữ diễn tả tính năng của Spring Framework rõ hơn “IoC”.
– Bao gồm một mẫu hình chế xuất trừu tượng (abstract factory pattern) Enterprise Java Beans (EJB) nòng cốt, có thể sử dụng trong bất cứ môi trường nào, từ những khung chứa (containers) applet cho đến Java EE.
– Một lớp trừu tượng chung quản lý giao dịch cơ sở dữ liệu (database transaction), cho phép các bộ phận quản lý giao dịch được bổ trợ theo lối lắp ráp (pluggable), và tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân định danh giới các giao dịch (demarcate transactions) mà không cần phải xử lý với những vấn đề ở tầng dưới (low-level issues).
– Bao gồm một số các chiến lược phổ thông đã được cài sẵn bên trong (Built-in generic strategies) dành cho JTA và một đơn thể nguồn dữ liệu JDBC (DataSource). Đối lập với những giao dịch do khung chứa quản lý (Container-Managed Transactions – CMT) đơn thuần trong JTA hoặc EJB, hỗ trợ giao dịch trong bộ khung Spring không đòi hỏi môi trường Java EE.
– Tầng liên nối với cơ sở dữ liệu (JDBC abstraction layer ) cung cấp một cơ chế tầng cấp đầy ý nghĩa đối với những ngoại lệ (exception hierarchy) (không còn phải dựa vào việc nắn bóp mã nguồn của nhà sản xuất phần mềm như đối với SQLException nữa), đơn giản hóa việc xử lý lỗi, và cũng đồng thời thuyên giảm số lượng dòng lệnh mà lập trình viên cần phải viết. Lập trình viên sẽ không bao giờ phải viết khối ‘finally’ trong các dòng mã sử dụng JDBC nữa.
– Tích hợp với Hibernate, JDO và iBATIS SQL Maps: trên phương diện cầm dữ tài nguyên (resource holders), hỗ trợ phần thực thi DAO (Data Access Object – Đối tượng truy cập dữ liệu), và các chiến lược giao dịch (transaction strategies). Đứng hàng đầu trong việc hỗ trợ Hibernate với rất nhiều tính năng IoC tiện dụng, giải quyết nhiều nan đề trong việc tích hợp với Hibernate. Tất cả những tính năng này đều phục tùng cơ chế tầng cấp giao dịch chung cùng tầng cấp ngoại lệ DAO của Spring.
– Khung hình mô hình-giao diện-điều khiển (Model-view-controller, hay MVC) linh hoạt dành cho ứng dụng mạng (web application), được gây dựng trên tính năng nền tảng của Spring. Các nhà xây dựng phần mềm (lập trình viên) có quyền khống chế cao độ trong khung hình này thông qua những giao diện chiến lược (strategy interfaces), đồng thời điều tiết với những kỹ thuật đa giao diện (multiple view technologies) như JSP, FreeMarker, Velocity, Tiles, iText, và POI. Nên nhớ là Tầng trung gian của Spring có thể dễ dàng kết hợp với một tầng mạng sử dụng bất cứ một khung hình MVC mạng nào đó (web MVC framework), như Struts, WebWork, hoặc Tapestry.
– Khung hình lập trình định dạng (Aspect-oriented programming – hay AOP) nhằm cung cấp các dịch vụ như dịch cụ quản lý giao dịch (transaction management). AOP cung cấp khả năng thực thi lôgic đan kết (crosscutting logic) – tức những lôgic tác động đến rất nhiều phần của chương trình ứng dụng – tại cùng một chỗ (nhóm lại) và để cho lôgic ấy áp dụng xuyên suốt chương trình ứng dụng của mình một cách tự động.
– Vì những khó khăn trong việc kiến lập một cấu trúc mạch lạc để thiết kế phần mô hình (Model part) trong chương trình ứng dụng, khi áp dụng mô hình MVC (design pattern) (ví như Struts), khả năng Spring tạo điều kiện cho người sử dụng làm việc một cách dễ dàng có nghĩa là các nhà xây dựng có thể nhanh chóng điều chỉnh lại những tiếp cận không thành quả của mình để lợi dụng tầng lớp JDBC trừu tượng của Spring Framework.
Các module
Spring Framework được coi như là một tổ hợp của nhiều khung hình nhỏ, hay nói cách khác, nó là tổ hợp của khung hình trong khung hình. Đại bộ phận các khung hình này được thiết kế để hoạt động biệt lập với các khung hình khác, song lại tạo nên nhiều chức năng tốt hơn khi được phối hợp làm việc với nhau. Những khung hình này được phân loại theo các khối nền cơ bản mà những chương trình phần mềm phức tạp điển hình thường sử dụng:
– Khung chứa đảo ngược khống chế (Inversion of Control container): Sự cài đặt các thành phần của chương trình ứng dụng và quản lý chu trình của các đối tượng trong Java (lifecycle management of Java objects).
– Khung hình lập trình định dạng (Aspect-oriented programming framework): làm việc với những chức năng không thể sử dụng năng lực lập trình hướng đối tượng của Java để thực thi mà không phải hy sinh.
– Khung hình truy cập dữ liệu (Data access framework): làm việc với các hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ trên nền tảng Java sử dụng JDBC và các công cụ liên kết quan hệ đối tượng (Object-relational mapping) cung cấp giải pháp cho những thử thách về kỹ thuật mà chúng có thể tái sử dụng trong bội số các môi trường sử dụng Java.
– Khung hình quản lý giao dịch (Transaction processing / Transaction management framework): Sự đồng hòa các API quản lý giao dịch và sự điều hợp quản lý giao dịch đối với các đối tượng Java dùng phương pháp cài đặt.
– Khung hình mô hình-giao diện-điều khiển (Model-view-controller framework): Khung hình dựa trên nền tảng HTTP và Servlet cung cấp rất nhiều móc điểm có thể mở rộng và cải biên (extension and customization).
– Khung hình truy cập từ xa (Remote Access framework): Xuất nhập khẩu các đối tượng Java trên mạng lưới truyền thông hỗ trợ các giao thức dựa trên nền HTTP, sử dụng phong cách RPC (Remote procedure call) thông qua cài đặt , như RMI (Java remote method invocation – khởi động phương pháp từ xa trong Java), CORBA và dịch vụ mạng (web services – SOAP).
– Khung hình xác thực và ủy quyền (Authentication and authorization framework): Sự điều hợp các quá trình xác thực và ủy quyền thông qua cài đặt hỗ trợ nhiều tiêu chuẩn công nghiệp và những tiêu chuẩn được sử dụng phổ biến, cũng như các giao thức, công cụ và các thói quen thực hành phổ dụng.
– Khung hình quản lý từ xa (Remote Management framework): Sự quản lý và quảng bá các đối tượng Java đối với các bố trí địa phương và bố trí ngoại biên thông qua JMX (Java Management Extension – quản lý mở rộng của Java cho phép các phần mềm không trực thuộc Java có thể lắp ráp vào và sử dụng được trong nền tảng Java).
– Khung hình truyền thông điệp (Messaging framework): đăng ký các đối tượng lắng nghe thông điệp dùng để tiếp thu và sử dụng thông điệp từ các hàng thông điệp (message queue) thông qua JMS (Java Message Service – Dịch vụ Thông điệp của Java), cải tiến việc truyền gửi thông điệp dùng tiêu chuẩn trong API của JMS.
– Khung hình kiểm thử phần mềm (Software testing framework): Những chủ thể (lớp) hỗ trợ việc viết các kiểm thử đơn vị và các kiểm thử tích hợp (unit tests and integration tests).
Bài viết tham khảo trên laptrinh