Spring Framework
Spring Framework
Spring
Spring(スプリング)は、Javaプラットフォーム上で動作するアプリケーションを開発するためのオープンソースのアプリケーションフレームワークです。Springは、企業アプリケーションの開発を簡素化し、柔軟性と効率性を向上させるために設計されています。
Springフレームワークの主な特徴は次のとおりです:
- 依存性注入(Dependency Injection):
- Springは、依存関係の注入を通じてオブジェクト間の結合を解消します。これにより、クラス間の強い結合を回避し、柔軟性とテスト容易性を向上させることができます。
- アスペクト指向プログラミング(Aspect-Oriented Programming, AOP):
- Springは、AOPをサポートしています。AOPは、クロスカット機能(ログ記録、トランザクション管理など)をアプリケーションに適用するための手法です。これにより、アプリケーションのコード内に織り込む必要のない横断的な関心事を分離することができます。
- プログラミングモデルのサポート:
- Springは、さまざまなプログラミングモデル(MVC、REST、バッチ処理など)の開発をサポートします。これにより、Webアプリケーションやバッチ処理など、さまざまなタイプのアプリケーションを開発することができます。
- データアクセスの抽象化:
- Springは、データアクセス層の抽象化を提供します。JDBC、Hibernate、JPAなどのデータアクセスフレームワークとの統合を容易にし、データベースへのアクセスを簡素化します。
- セキュリティの強化:
- Springは、セキュリティフレームワークを提供し、アプリケーションのセキュリティを強化します。認証、認可、暗号化などのセキュリティ機能を簡単に組み込むことができます。
Springフレームワークは、Javaのエコシステムで広く使用されており、多くの企業や開発者によって信頼されています。開発者は、Springの機能とコンポーネントベースの開発アプローチにより、アプリケーションのモジュール化と保守性の向上が可能です。また、Springは豊富な機能とモジュール化された設計により、開発者が必要な機能を選択して使用することができます。
以下は、Springフレームワークの主要なモジュールです:
- Spring Core:
- Spring Coreは、Springフレームワークの基盤となるコア機能を提供します。依存性注入(DI)とコンテナの管理を担当し、アプリケーションのオブジェクトのライフサイクルと依存関係を管理します。
- Spring MVC:
- Spring MVCは、Webアプリケーションの開発をサポートするモジュールです。MVC(Model-View-Controller)パターンに基づいて設計されており、リクエストの処理、ビューの表示、コントローラの管理を行います。
- Spring Boot:
- Spring Bootは、Springアプリケーションの簡素化と自動設定を目的としたモジュールです。設定の手間を省き、アプリケーションの起動やデプロイメントを簡単にすることができます。
- Spring Data:
- Spring Dataは、データアクセス層の抽象化とデータベース操作をサポートするモジュールです。さまざまなデータソース(リレーショナルデータベース、NoSQLデータベースなど)に対して一貫したインターフェースを提供し、データの永続化を簡素化します。
- Spring Security:
- Spring Securityは、アプリケーションのセキュリティを強化するためのモジュールです。認証、認可、暗号化などのセキュリティ機能を提供し、アプリケーションの脆弱性から保護します。
Springフレームワークは、これらのモジュールを組み合わせて使用することができ、柔軟なアプリケーション開発とエンタープライズレベルの機能を実現することができます。また、Springコミュニティは非常に活発であり、ドキュメント、サンプルコード、オンラインフォーラムなど、豊富なリソースが利用可能です。
Spring(スプリング)、Spring MVC、Spring Bootの主な違い
Spring(スプリング)、Spring MVC、Spring Bootの主な違いを以下に説明します:
- Spring:
- Springは、Javaアプリケーションの開発をサポートするフレームワークです。依存性注入(DI)とコンポーネントベースのアーキテクチャを重視し、柔軟なアプリケーションの設計とテスト容易性を提供します。
- Spring Coreは、Springフレームワークの基盤となるコア機能を提供します。DIコンテナの管理、AOP、データアクセスなどの機能を提供します。
- Spring MVC:
- Spring MVCは、Webアプリケーションの開発をサポートするモジュールです。MVC(Model-View-Controller)パターンに基づいて設計されており、リクエストの処理、ビューの表示、コントローラの管理を担当します。
- Spring MVCは、URLマッピング、フォーム処理、セキュリティの統合、ビューテンプレートの使用など、Webアプリケーション開発に必要な機能を提供します。
- Spring Boot:
- Spring Bootは、Springアプリケーションの簡素化と自動設定を目的としたモジュールです。開発者がアプリケーションのセットアップや環境構築に時間をかけることなく、スタンドアロンの、自己完結型のSpringアプリケーションを構築することができます。
- Spring Bootは、コンフィギュレーションの自動検出、依存性の管理、埋め込みサーバーの使用など、設定の煩雑さを解消し、アプリケーションの開発とデプロイメントを簡素化します。
簡単にまとめると、Springは基盤となるフレームワークであり、DIやAOPなどのコア機能を提供します。Spring MVCはWebアプリケーションの開発に特化し、MVCパターンをサポートします。Spring Bootは、Springアプリケーションの簡素化と自動設定を提供し、開発者の生産性を向上させます。これらのフレームワークは単独で使用することもありますし、組み合わせて使用することもあります。開発者のニーズとプロジェクトの要件に合わせて、適切な選択肢を選ぶことが重要です。以下に、それぞれのフレームワークの特徴を追加で説明します:
- Spring:Springフレームワークは、柔軟性と拡張性に重点を置いたアプリケーションの設計を可能にします。依存性注入(DI)とインタフェース指向のプログラミングを通じて、コンポーネント間の疎結合を実現し、テスト容易性を高めます。また、Springはトランザクション管理、セキュリティ機能、キャッシングなど、幅広いエンタープライズ機能を提供します。
- Spring MVC:Spring MVCは、Webアプリケーションの開発に適しています。MVCアーキテクチャを採用しており、リクエストのルーティング、ビューのレンダリング、データのバインディングなどを処理します。Spring MVCは、コントローラ、モデル、ビューの間の役割を明確に分離し、アプリケーションの保守性とテスト容易性を向上させます。
- Spring Boot:Spring Bootは、Springアプリケーションの開発を簡素化します。コンフィギュレーションの自動検出とデフォルトの設定により、開発者はアプリケーションのセットアップに時間をかける必要がありません。また、埋め込みサーバーのサポートにより、アプリケーションのデプロイメントも容易になります。Spring Bootは、生産性を重視する場合や、マイクロサービスアーキテクチャの実装に適しています。
これらのフレームワークは、開発者が目的に応じて柔軟に組み合わせて使用することができます。たとえば、Spring Bootを使用してアプリケーションを素早く構築し、Spring MVCを使用してWebレイヤーを開発することができます。また、Spring Coreを使用して依存性注入を実現し、Spring Dataを使用してデータアクセスを行うことも可能です。プロジェクトの要件と開発者のニーズに合わせて、最適な組み合わせを選択してください。
Springフレームワークのバージョンごとの特徴
Springフレームワークのバージョンごとの特徴は以下の通りです。
- Spring 1.x:
- 初期のバージョンで、基本的な機能を提供します。
- IoC(Inversion of Control)機能とAOP(Aspect-Oriented Programming)のサポートが含まれています。
- EJB(Enterprise JavaBeans)との統合をサポートしています。
- Spring 2.x:
- XMLベースの設定の拡張性を向上させました。
- AOPのパフォーマンスを向上させるために、プロキシベースのAOPを導入しました。
- Spring MVCフレームワークを導入し、Webアプリケーションの開発をサポートしています。
- Spring 3.x:
- Java 5の機能を活用して開発の生産性を向上させました。
- アノテーションベースの構成を導入し、XML設定の量を減らしました。
- RESTfulウェブサービスの構築をサポートするための機能を追加しました。
- Spring Expression Language(SpEL)を導入し、より動的な構成を可能にしました。
- Spring 4.x:
- Java 8の機能を活用して開発の生産性を向上させました。
- Java構成クラス(Java Configuration)を使用してXML設定を置き換えることができます。
- WebSocketやJSONの処理など、Web開発の機能を改善しました。
- Spring Bootを利用したマイクロサービスアーキテクチャのサポートを強化しました。
- Spring 5.x:
- Java 8以上のバージョンが必要です。
- リアクティブプログラミングのためのSpring WebFluxを導入しました。
- リアクティブストリーム処理や非同期プログラミングのサポートを強化しました。
- セッション状態管理の改善を行いました。
Springフレームワークは継続的にアップデートされ、進化しています。各バージョンで新しい機能や改善が追加されています。プロジェクトの要件や開発環境に合わせて適切なバージョンを選択して使用することが重要です。
Spring Frameworkのライフサイクル
Spring Frameworkのライフサイクルについて説明します。
- インスタンス化:
- Spring Frameworkは、アプリケーションコンテキストが作成されると、設定情報に基づいてBean定義を読み込み、オブジェクトのインスタンス化を行います。
- 依存性注入(Dependency Injection):
- インスタンス化されたBeanに対して、Springは依存関係を注入します。依存性注入により、コンポーネント間の結合度を低くし、柔軟性とテスト容易性を向上させます。
- 初期化:
- インスタンス化および依存性注入が完了した後、SpringはBeanの初期化を行います。初期化メソッド(@PostConstructアノテーションで指定)が呼び出され、Beanの状態の設定やリソースの準備が行われます。
- 使用:
- 初期化が完了したBeanは、アプリケーション内で使用されます。他のコンポーネントとの協調動作やビジネスロジックの実行など、具体的な処理が行われます。
- 破棄:
- アプリケーションが終了するか、不要になった場合、SpringはBeanの破棄を行います。破棄メソッド(@PreDestroyアノテーションで指定)が呼び出され、リソースの解放や後処理などが行われます。
Spring Frameworkは、Beanの管理や依存性注入、ライフサイクル管理などのタスクを自動的に処理することで、開発者がこれらの詳細に直接関与する必要を減らし、アプリケーションの構築と保守を容易にします。
Beanとは
Beanとは、Spring Frameworkにおいて管理されるオブジェクトを指します。つまり、Springのコンテナに登録され、アプリケーションで使用されるオブジェクトのことを指します。BeanはSpringのDI(Dependency Injection)機能を通じてインスタンス化され、管理されます。
Beanは通常、Springが提供するアノテーション(@Component、@Service、@Repositoryなど)を使用して登録されるか、またはXML設定ファイルで明示的に定義されることがあります。Springのコンテナは、これらのBeanの定義に基づいて必要なBeanを生成し、依存関係を注入して管理します。
BeanはSpringアプリケーションの中核的な要素と見なされます。SpringコンテナはBeanのライフサイクルを管理し、依存関係の注入を通じて他のBeanとの関係を設定し、必要に応じてBeanをインスタンス化および破棄します。これにより、アプリケーションは緩やかな結合とモジュール性を持つことができ、テストやメンテナンスが容易になります。
Interceptor(インターセプタ)とFilter(フィルタ)の違い
Interceptor(インターセプタ)とFilter(フィルタ)の違いについて説明します。
Interceptor(インターセプタ):
- Interceptorは、Spring MVC(またはSpring WebFlux)フレームワークで使用される機能です。
- Interceptorは、リクエストとレスポンスの間に割り込む処理を実行することができます。具体的には、リクエストの前処理、後処理、例外処理などがあります。
- Interceptorは、特定のコントローラーやリクエストマッピングに対して適用することができます。また、複数のInterceptorを連鎖させることもできます。
- InterceptorはSpringのコンテキスト内で管理され、SpringのDI(Dependency Injection)を利用して依存関係を注入することができます。
Filter(フィルタ):
- Filterは、Java Servlet APIで提供される機能です。
- Filterは、リクエストとレスポンスの間に割り込む処理を実行することができます。具体的には、リクエストの前処理、後処理、リクエストとレスポンスの変換などがあります。
- Filterは、Webアプリケーションの全体に適用されます。すべてのリクエストに対して適用されるため、特定のコントローラーやリクエストマッピングに制限することはできません。
- Filterは、Webコンテナ(例:Tomcat)によって管理されます。SpringのDIを利用することはできません。
まとめると、InterceptorはSpring MVC(またはSpring WebFlux)フレームワークで使用され、リクエストとレスポンスの間に割り込む処理を実行します。一方、FilterはJava Servlet APIで提供され、Webアプリケーション全体に対してリクエストとレスポンスの間の処理を実行します。
IOC(Inversion of Control)とDI(Dependency Injection)について
IOC(Inversion of Control)とDI(Dependency Injection)について説明します。
IOC(制御の反転):
- IOCは、オブジェクトの制御を開発者からフレームワークに移す概念です。従来のプログラミングでは、開発者がオブジェクトの生成や依存関係の解決などの制御を行っていましたが、IOCではフレームワークがその制御を担当します。
- IOCは、プログラムの制御フローを変更し、アプリケーションの柔軟性、拡張性、テスト容易性を向上させることができます。
- Spring FrameworkはIOCの実装を提供し、アプリケーションコンテキストと呼ばれるIOCコンテナを介してオブジェクトの管理と依存関係の解決を行います。
DI(依存性注入):
- DIは、IOCの一種であり、オブジェクト間の依存関係を外部から注入することを指します。通常、DIはコンストラクタ、セッターメソッド、フィールドインジェクションなどの形式で行われます。
- DIにより、オブジェクトは自身の依存関係を解決する責任を持たず、外部から提供される依存オブジェクトに依存します。これにより、オブジェクト間の結合度が低くなり、コンポーネントの再利用性とテスト容易性が向上します。
- Spring Frameworkでは、DIを実現するためにコンポーネントスキャンやアノテーション(例:@Autowired)などの仕組みを提供しています。
簡単に言えば、IOCはオブジェクトの制御をフレームワークに委ねる概念であり、DIは依存関係を注入することによってオブジェクトの結合度を低くする手法です。Spring FrameworkはIOCとDIの実装を提供し、開発者はオブジェクトの管理や依存関係の解決に集中することなく、柔軟なアプリケーションを開発することができます。
Container(コンテナ)
Container(コンテナ)は、アプリケーションのコンポーネントやオブジェクトを管理する環境を指します。具体的には、オブジェクトのライフサイクル管理、依存関係の解決、リソースの共有、セキュリティの管理など、アプリケーションの実行に必要な機能を提供します。
Spring Frameworkの場合、Springコンテナ(またはアプリケーションコンテキスト)がコンテナとなります。Springコンテナは、アプリケーションの構成情報(XMLファイルやアノテーションなど)を基に、Beanの生成、依存関係の注入、Beanのライフサイクル管理を行います。また、Springコンテナはアプリケーションの各コンポーネントやオブジェクトのインスタンス化と管理を担当し、それらを必要な場所で利用できるようにします。
コンテナの利点は以下のとおりです:
- コンポーネントのライフサイクルの管理:コンテナはオブジェクトの作成、初期化、破棄などを管理し、開発者はその詳細に関与する必要がありません。
- 依存関係の解決:コンテナはオブジェクト間の依存関係を解決し、必要なオブジェクトを自動的に提供します。
- リソースの共有:コンテナはアプリケーション全体で共有されるリソース(データベース接続、セキュリティコンテキストなど)を管理し、各コンポーネントでの再作成や管理を防ぎます。
コンテナは、アプリケーションの開発と保守を簡素化し、柔軟性と拡張性を向上させる役割を果たします。SpringのコンテナはIOC(Inversion of Control)とDI(Dependency Injection)の概念を実現するための重要な要素です。
VO、DTO、DAO
VO(Value Object、値オブジェクト):
- VOは値の集まりであり、不変性を持つオブジェクトです。通常、データベースの1行(row)に対応する値を保持します。
- VOは主にデータの転送や保存を目的として使用されます。ビジネスロジックを持たず、単純にデータを保持して転送する役割を果たします。
DTO(Data Transfer Object、データ転送オブジェクト):
- DTOは、階層間のデータ交換に使用されるオブジェクトです。主に異なるシステム間でデータを転送したり、外部とのインターフェースで使用されます。
- DTOはデータ転送を目的として設計され、データを保持して転送するためのフィールドとゲッター/セッターメソッドを持っています。一般的にVOと類似した役割を果たしますが、DTOは読み取り専用のデータを含む場合が多いです。
DAO(Data Access Object、データアクセスオブジェクト):
- DAOは、データベースや他の永続ストレージへのアクセスを行う役割を果たすオブジェクトです。主にデータの検索、挿入、更新、削除などの機能を提供します。
- DAOはデータアクセスに対する抽象化レイヤーを提供し、ビジネスロジックとデータアクセスコードを分離します。データアクセス技術の変更に柔軟に対応できるよう支援します。
まとめると、VOは値の集まりを持つオブジェクトであり、不変性を持ちます。データの転送や保存に使用されます。DTOは階層間のデータ転送のためのオブジェクトであり、データの保持と転送を担当します。DAOはデータベースや永続ストレージへのアクセスを行うオブジェクトであり、データアクセスを抽象化し、ビジネスロジックと分離します。
MVC(Model-View-Controller)は
MVC(Model-View-Controller)は、ソフトウェア開発におけるデザインパターンの一つです。MVCはアプリケーションの構造を明確にし、モジュール性と保守性を向上させることを目的としています。
MVCは以下の3つの主要なコンポーネントで構成されます:
- モデル(Model):
- モデルはアプリケーションのデータとビジネスロジックを表します。データの処理や永続化、ビジネスルールの実装などがモデルの役割です。
- モデルは通常、データベースや外部サービスからのデータの取得や更新を行います。
- ビュー(View):
- ビューはユーザーに表示される情報を表します。ユーザーインターフェースや画面のレイアウトを担当します。
- ビューはモデルからデータを受け取り、それを適切な形式で表示します。ビューは通常、ユーザーからの入力も受け付けます。
- コントローラ(Controller):
- コントローラはユーザーの入力やアクションを受け取り、それに応じてモデルやビューを制御します。
- コントローラはユーザーのアクションを解釈し、モデルの更新やビューの選択などの適切な処理を行います。
MVCでは、モデル、ビュー、コントローラが疎結合になっており、それぞれの役割が明確に分離されます。これにより、アプリケーションの柔軟性、拡張性、テスト容易性が向上します。また、MVCは複数の開発者が同時に作業する場合にも役立ちます。モデルとビューが独立しているため、それぞれのコンポーネントを同時に開発できます。
MVCはウェブアプリケーションやデスクトップアプリケーションなど、さまざまな種類のアプリケーションで使用されています。多くのフレームワークやプラットフォームは、MVCの原則に基づいて構築されており、開発者がアプリケーションの構造とフローをより理解しやすくする役割を果します。
MVCの利点は以下の通りです:
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モジュール性と保守性の向上:MVCはモデル、ビュー、コントローラの明確な役割分担により、各コンポーネントの変更が他のコンポーネントに影響を与えることが少なくなります。それぞれのコンポーネントを個別に開発・テスト・保守することができます。
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再利用性の向上:MVCでは、ビューとコントローラが分離されているため、同じモデルを持つ異なるビューを簡単に作成することができます。また、異なるモデルを使用する同じビューも作成できます。
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テスト容易性の向上:MVCはモデル、ビュー、コントローラが疎結合しているため、それぞれのコンポーネントを単独でテストすることができます。ユニットテストや統合テストが容易になります。
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ユーザビリティの向上:MVCの分離されたアーキテクチャにより、ユーザーエクスペリエンスを向上させるための柔軟性があります。ビューの変更や追加が容易であり、異なるデバイスやプラットフォームに適応させることもできます。
MVCは広く採用されているアーキテクチャの一つであり、多くのフレームワーク(例:Spring MVC、ASP.NET MVC、Ruby on Railsなど)がMVCをサポートしています。このようなフレームワークを使用することで、開発者はMVCの原則に基づいたアプリケーションを効果的に開発することができます。
Servlet(サーブレット)は
Servlet(サーブレット)は、Javaプログラミング言語を使用してWebアプリケーションを開発するためのテクノロジーです。
Servletは以下の特徴を持っています:
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プラットフォーム非依存性:ServletはJavaの標準仕様であり、Java仮想マシン(JVM)上で動作します。そのため、どのプラットフォームでも一貫した動作が期待できます。
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サーバサイドでの処理:Servletはサーバサイドのアプリケーションで動作し、クライアントからのリクエストに対して処理を行います。データベースへのアクセスやビジネスロジックの実行など、サーバサイドのタスクを担当します。
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動的なWebページの生成:ServletはHTMLやXMLなどの動的なコンテンツを生成し、クライアントに送信することができます。データの取得や処理結果の表示など、リクエストに応じた動的なコンテンツを提供することができます。
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イベント駆動のモデル:Servletはクライアントからのリクエストに対してイベント駆動のモデルで処理を行います。特定のURLパターンにマッチするリクエストが発生すると、対応するServletが呼び出されます。
ServletはJava Servlet APIを使用して開発されます。Servlet APIはHTTPプロトコルに基づいたリクエストとレスポンスの操作やセッション管理など、Webアプリケーション開発に必要な機能を提供します。
ServletはWebコンテナ(例:Apache Tomcat)上で実行されます。WebコンテナはServletのライフサイクル管理やリクエストのディスパッチなどを担当し、Servletの実行環境を提供します。
Servletは広く使用されており、Javaを使用したWebアプリケーション開発において重要な役割を果たしています。
DispatcherServlet(ディスパッチャーサーブレット)は
DispatcherServlet(ディスパッチャーサーブレット)は、Spring Frameworkにおける主要なコンポーネントであり、Spring MVC(Model-View-Controller)モデルの一部です。
DispatcherServletは以下の役割を果たします:
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リクエストの受信:DispatcherServletはクライアントからのすべてのリクエストを受信します。これはWebアプリケーションのエントリーポイントとなります。
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リクエストのディスパッチ:DispatcherServletはリクエストを対応するハンドラメソッドにディスパッチします。ハンドラメソッドはコントローラで定義されており、リクエストの処理を担当します。
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ビューの選択とレンダリング:DispatcherServletはハンドラメソッドの処理結果に基づいて適切なビューを選択し、レンダリングします。ビューはクライアントに返される最終的なレスポンスを生成する役割を果たします。
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エラーハンドリング:DispatcherServletはリクエスト処理中に発生する例外やエラーをキャッチし、適切なエラーハンドラにディスパッチします。これにより、エラー処理やカスタムエラーページの表示などが可能になります。
DispatcherServletはSpring MVCフレームワークの中心的な役割を果たしており、リクエストのディスパッチとビューのレンダリングを管理します。Springのコンポーネントスキャンやアノテーション設定に基づいて、DispatcherServletは適切なハンドラメソッドとビューを関連付けます。
また、DispatcherServletはWebアプリケーションのコンテキストを提供します。このコンテキストにはアプリケーションの設定情報やBeanの定義などが含まれます。
DispatcherServletはSpring MVCの一部として、リクエストのルーティングと処理、ビューの選択とレンダリングなどのタスクを簡素化し、柔軟で効率的なWebアプリケーションの開発をサポートします。
Spring MVCでは、HTTPリクエストが到着した場合
Spring MVCでは、HTTPリクエストが到着した場合、次のようなフローで処理が行われます。
- リクエストの受信:
- クライアントからのHTTPリクエストがWebサーバ(通常はTomcatなどのWebコンテナ)に到着します。
- DispatcherServletの処理:
- WebコンテナはDispatcherServletにリクエストを転送します。
- DispatcherServletはリクエストを受け取り、リクエストの処理とレスポンスの生成を担当します。
- ハンドラの選択とディスパッチ:
- DispatcherServletは、リクエストに対応するハンドラ(コントローラ)を選択します。
- ハンドラはリクエストの処理を担当し、適切なビジネスロジックやサービスを呼び出します。
- ハンドラの実行:
- 選択されたハンドラが実行され、リクエストの処理が行われます。ハンドラはビジネスロジックやデータアクセスなどを実行し、必要な情報を取得します。
- モデルの準備:
- ハンドラはビューに渡すためのモデルオブジェクトを準備します。モデルにはビューで表示するためのデータが含まれます。
- ビューの選択とレンダリング:
- ハンドラは適切なビューを選択し、モデルと組み合わせてレスポンスのコンテンツを生成します。
- ビューはHTML、JSON、XMLなどの形式でデータをクライアントに返します。
- レスポンスの送信:
- 生成されたレスポンスがクライアントに送信されます。
- クライアントはレスポンスを受け取り、必要に応じて表示や処理を行います。
Spring MVCでは、DispatcherServletがリクエストの処理を中央集権的に管理し、ハンドラの選択、モデルの準備、ビューの選択とレンダリングなどのタスクを担当します。これにより、開発者はビジネスロジックとビューのロジックを独立して開発し、柔軟で効率的なWebアプリケーションを構築することができます。
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