Spring Boot：从入门到实践的全面指南

文章目录

1. Spring Boot简介及特性

1.1 简介：什么是Spring Boot

Spring Boot 是一个基于 Spring 框架的开源项目，它的主要设计目标是使开发者能够快速启动和部署 Spring 应用程序。Spring Boot 对 Spring 平台和第三方库采用了"习惯优于配置"的理念，减少了开发人员对配置的需求。

1.2 特性：Spring Boot的优势与特点

Spring Boot具备以下特性，使得应用程序开发过程更为简单和快速：

独立运行：Spring Boot应用程序可以作为一个独立的JAR包运行，这让Java应用程序的发布和部署变得非常简单。
嵌入式Servlet容器：你不再需要部署WAR文件，因为Spring Boot可以使用内嵌的Tomcat、Jetty或Undertow来运行你的Web应用程序。
自动配置：Spring Boot可以自动为你的项目进行各种配置，减少了手工编写配置的工作量。
无需代码生成和XML配置：Spring Boot采用Java配置，避免了繁琐的XML配置文件，也无需通过代码生成工具生成项目基础框架代码。

1.3 四大核心：Spring Boot的核心组成

Spring Boot的四大核心组件：

自动配置：Spring Boot会自动配置你的Spring应用程序，基于你添加的jar依赖，Spring Boot会做出合理的默认配置。
起步依赖：Spring Boot提供了一种新的依赖解决方案 - 起步依赖（Starters），它将常用的库聚合在一起，提供给开发者，避免了版本冲突和引入大量依赖的麻烦。

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命令行界面：这是Spring Boot的可选特性，借助Spring Boot CLI，你可以使用Groovy编写Spring应用程序。
Actuator：Actuator提供了生产级的功能，帮助监视和管理Spring Boot应用程序，如健康检查、审计、统计和HTTP追踪等。

以上就是Spring Boot的简介和主要特性，接下来我们将通过实际的案例，进一步探讨Spring Boot的使用。

2. Spring Boot入门案例

2.1 Spring Boot项目创建

在你的IDEA界面，选择 “File” -> “New” -> “Module”。然后在弹出的窗口中选择 “Spring Initializr”。通过Spring Initializr工具进行创建，选择你需要的构建工具(Maven/Gradle)，语言(Java/Kotlin/Groovy)及Java JDK。

在这里插入图片描述

选择的Spring Boot版本并添加所需的Spring Boot起步依赖，比如Web、JPA、Security等。

3.SpringBoot项目结构：

在这里插入图片描述

在一个典型的Spring Boot项目中，通常会遵循一种标准的项目结构，以便组织和管理代码。下面是一个常见的Spring Boot项目结构示例：

- src
  - main
    - java
      - com.example.project
        - controller          // 控制器层，处理请求和响应
        - service             // 服务层，处理业务逻辑
        - repository          // 数据访问层，与数据库交互
        - model               // 数据模型层，定义实体类和数据传输对象
        - exception           // 异常处理
        - config              // 配置类，包括Spring配置和其他配置
        - Application.java    // 项目启动入口
    - resources
      - static               // 静态资源，如CSS、JavaScript等
      - templates            // 视图模板，如Thymeleaf、Freemarker等
      - application.properties  // 项目配置文件
  - test
    - java                   // 测试代码
      - com.example.project
        - controller
        - service
        - repository
        - model
        - ApplicationTests.java  // 单元测试入口
- pom.xml                    // Maven项目配置文件

上述项目结构的说明如下：

src/main/java：Java源代码文件夹，包含了项目的主要代码。
- com.example.project：项目的根包名，根据实际情况进行命名。
  - controller：控制器层，负责处理请求和响应。
  - service：服务层，处理业务逻辑。
  - repository：数据访问层，与数据库交互。
  - model：数据模型层，定义实体类和数据传输对象。
  - exception：异常处理，用于处理自定义的异常。
  - config：配置类，包括Spring配置和其他配置。
  - Application.java：项目的启动入口，包含main方法。
src/main/resources：资源文件夹，包含了配置文件和静态资源。
- static：静态资源文件夹，存放图片、CSS、JavaScript等文件。
- templates：视图模板文件夹，存放 Web 页面的模板文件，如Thymeleaf、Freemarker等。
- application.properties：项目的配置文件，如服务端口、数据库配置、日志配置等。
src/test/java：测试代码文件夹，包含了单元测试和集成测试的代码。
- com.example.project：项目测试代码的根包名，与主代码包结构相同。
  - controller：控制器层的测试代码。
  - service：服务层的测试代码。
  - repository：数据访问层的测试代码。
  - model：数据模型层的测试代码。
  - ApplicationTests.java：项目的单元测试入口。
pom.xml：Maven项目配置文件，包含了项目的依赖管理和构建配置。

2.2 创建一个Spring MVC的Spring Boot Controller

在Spring Boot中，我们通常使用Controller来处理HTTP请求。这些Controller类通常会包含一个或多个公开的方法，这些方法会被映射到特定的HTTP请求。现在，让我们来创建一个简单的Spring MVC Controller。

首先，我们需要创建一个新的Java类。在Spring Boot中，Controller通常会被放在一个名为controller的包中。因此，我们可以创建一个名为GreetingController的新类，路径为src/main/java/com/example/demo/controller/GreetingController.java。

然后，我们需要为这个类添加@Controller注解，以告诉Spring这是一个Controller类。同时，我们还需要为这个类添加一个或多个公开的方法，这些方法会被映射到特定的HTTP请求。例如，我们可以添加一个greeting方法，它会被映射到/greeting的GET请求：

package com.example.demo.controller;

import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;

@Controller
public class GreetingController {
    
    

    @GetMapping("/greeting")
    public String greeting() {
    
    
        return "Hello, Spring Boot!";
    }
}

在上面的代码中，@GetMapping注解告诉Spring当一个GET请求被发送到/greeting时，应该调用greeting方法。greeting方法返回的字符串（在这个例子中是"Hello, Spring Boot!"）将会被用作HTTP响应的主体。

2.3 深入理解Spring Boot Controller的工作机制

首先，我们需要理解的是，Spring Boot应用程序在启动时，会自动扫描所有的Java类，并查找包含特定注解的类。在我们的例子中，GreetingController类被@Controller注解修饰，因此，Spring Boot会把它识别为一个Controller，并把它加入到Spring的应用上下文中。

其次，每一个公开的方法都可以被映射到一个或多个HTTP请求。在我们的例子中，greeting方法被@GetMapping注解修饰，这意味着它会响应所有发送到/greeting的GET请求。当一个匹配的请求被接收时，Spring MVC会自动调用这个方法，并把方法的返回值作为HTTP响应的主体。在我们的例子中，greeting方法返回的是"Hello, Spring Boot!"，因此，当我们访问http://localhost:8080/greeting时，我们会看到这个字符串。

最后，我们需要理解的是，Spring MVC的工作方式极大地简化了Web应用程序的开发。在传统的Java Web应用程序中，我们需要手动解析HTTP请求，并根据请求的内容生成HTTP响应。而在Spring MVC中，这一切都被自动化了。我们只需要定义Controller和方法，然后用注解来描述它们应该如何响应HTTP请求，剩下的工作就交给Spring MVC来处理了。

2.4 Spring Boot核心配置文件解析

在Spring Boot应用中，大部分的配置信息都存储在application.properties或application.yml文件中。这些配置文件通常位于src/main/resources目录下，Spring Boot会在启动时自动加载这些配置文件。现在，我们就来详细解析一下这些配置文件的格式。

2.4.1 application.properties

application.properties是最常用的配置文件格式，它采用“键=值”的格式来存储配置信息。例如：

server.port=8081
spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost/test
spring.datasource.username=dbuser
spring.datasource.password=dbpass

在上面的配置文件中，server.port配置了应用程序的运行端口，而spring.datasource.*配置了数据源的连接信息。

2.4.2 application.yml

另一种常用的配置文件格式是application.yml，它采用YAML（YAML Ain’t Markup Language）语言来描述配置信息。YAML的语法更加简洁，更适合描述复杂的数据结构。例如，上面的配置信息在application.yml中可以写成：

server:
  port: 8081

spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://localhost/test
    username: dbuser
    password: dbpass

2.4.3 自定义配置

除了Spring Boot内置的配置项之外，我们还可以在application.properties或application.yml中添加自定义的配置项。例如，我们可以添加一个app.message的配置项：

app.message=Hello, Spring Boot!

然后，我们可以在任意一个Spring Bean中注入这个配置项：

@Value("${app.message}")
private String message;

在上面的代码中，@Value注解告诉Spring要把app.message的值注入到message变量中。

2.5 在Spring Boot中使用JSP

尽管Spring Boot推荐使用Thymeleaf作为其模板引擎，但在某些情况下，我们可能仍然需要在Spring Boot应用中使用JSP。在这一节中，我们将详细介绍如何在Spring Boot中配置和使用JSP。

2.5.1 添加依赖

要在Spring Boot中使用JSP，我们首先需要在pom.xml中添加相关的依赖。由于Spring Boot的默认内嵌容器（Embedded Tomcat）并不支持JSP，我们还需要添加tomcat-embed-jasper依赖来提供JSP的支持：

<dependencies>
    <!-- 其他依赖 -->
    
    <!-- 添加JSP支持 -->
    <dependency>
        <groupId>org.apache.tomcat.embed</groupId>
        <artifactId>tomcat-embed-jasper</artifactId>
        <scope>provided</scope>
    </dependency>
    
    <!-- 添加JSTL支持 -->
    <dependency>
        <groupId>javax.servlet</groupId>
        <artifactId>jstl</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

2.5.2 配置视图解析器

接下来，我们需要在application.properties中配置Spring MVC的视图解析器，以便它能正确地找到和渲染JSP页面：

spring.mvc.view.prefix=/WEB-INF/jsp/
spring.mvc.view.suffix=.jsp

在上面的配置中，spring.mvc.view.prefix和spring.mvc.view.suffix定义了JSP页面的位置和扩展名。例如，如果一个视图的名字是home，那么Spring MVC会尝试渲染/WEB-INF/jsp/home.jsp这个JSP页面。

2.5.3 创建JSP页面

现在，我们可以在src/main/webapp/WEB-INF/jsp/目录下创建JSP页面。例如，我们可以创建一个home.jsp页面：

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8"%>
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Home</title>
</head>
<body>
<h1>Welcome to Spring Boot!</h1>
</body>
</html>

2.5.4 控制器中返回视图名称

最后，我们可以在控制器中返回JSP页面的名称。Spring MVC会自动使用配置的视图解析器来找到和渲染这个JSP页面：

@Controller
public class HomeController {
    
    

    @RequestMapping("/")
    public String home() {
    
    
        return "home";
    }
}

在上面的代码中，home方法返回了"home"这个视图名称，Spring MVC会渲染/WEB-INF/jsp/home.jsp这个JSP页面。

至此，我们已经完成了在Spring Boot中使用JSP的所有配置。在下一节中，我们将介绍Spring Boot框架Web开发的相关内容。

3.1 集成MyBatis：在Spring Boot中使用MyBatis

MyBatis是一款优秀的持久层框架，支持自定义SQL、存储过程以及高级映射。Spring Boot能够与MyBatis完美地集成在一起，下面将简单介绍一下步骤：

在pom.xml文件中添加mybatis-spring-boot-starter依赖：

<dependency>
    <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
    <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>2.1.4</version>
</dependency>

在application.properties文件中配置MyBatis和数据库相关属性：

spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/test?useSSL=false
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=root
mybatis.mapper-locations=classpath:mapper/*.xml
mybatis.type-aliases-package=com.example.demo.entity

这些配置中，spring.datasource.*是数据源相关的配置，mybatis.mapper-locations是mapper映射文件的位置，mybatis.type-aliases-package是实体类所在的包。

创建对应的Mapper接口：

@Mapper
public interface UserMapper {
    
    
    User selectUser(Integer id);
}

在Mapper接口中定义你需要执行的操作，比如这里我们定义了一个selectUser方法用于查询用户。

创建对应的Mapper映射文件：

<mapper namespace="com.example.demo.mapper.UserMapper">
    <select id="selectUser" resultType="User">
        SELECT * FROM user WHERE id = #{id}
    </select>
</mapper>

在映射文件中编写具体的SQL语句。这里的namespace应与Mapper接口的全类名相对应，id应与Mapper接口中的方法名相对应。

在服务类或控制器中注入Mapper接口并使用：

@Autowired
private UserMapper userMapper;

public User getUser(Integer id) {
    
    
    return userMapper.selectUser(id);
}

至此，你就完成了Spring Boot与MyBatis的集成。现在你可以在应用中通过MyBatis进行数据的持久化操作了。

3.2 DAO开发策略：探索DAO的多种开发方式

在实际的Spring Boot项目开发中，我们除了可以使用上述的MyBatis作为数据持久层框架外，还可以使用其他一些方式来进行数据库操作，例如使用JPA（Java Persistence API）或者使用Spring Data JPA等。

下面简要介绍一下这两种方式：

1. 使用JPA

JPA是Java Persistence API的简称，是Java EE和Java SE环境中的持久层技术标准。其主要作用就是简化持久层的开发，让开发者用面向对象的思维来操作数据库。

在Spring Boot中使用JPA，主要是以下几个步骤：

在pom.xml中添加依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
</dependency>

配置application.properties：

spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/test
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=root
spring.jpa.hibernate.ddl-auto=update

创建实体类，并使用JPA注解进行配置：

@Entity
public class User {
    
    
    @Id
    @GeneratedValue(strategy=GenerationType.AUTO)
    private Integer id;

    private String name;

    // getter and setter...
}

创建Repository接口，继承JpaRepository：

public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Integer> {
    
    
}

在需要的地方，注入UserRepository使用：

@Autowired
private UserRepository userRepository;

2. 使用Spring Data JPA

Spring Data JPA是在JPA的基础上进行了一定的封装，提供了一整套的数据访问层解决方案，能大大简化数据访问层的开发。

在Spring Boot中使用Spring Data JPA，主要步骤与使用JPA基本一致，不同的是在创建Repository接口时，可以定义一些复杂的查询方法：

public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Integer> {
    
    
    List<User> findByName(String name);
    User findByNameAndId(String name, Integer id);
}

在Spring Data JPA中，你只需要按照一定的命名规则来定义方法，无需编写实现，Spring Data JPA会自动帮你完成方法的实现。

以上就是Spring Boot中DAO的其他开发方式。具体使用哪种方式，需要根据项目的实际需求来决定。

3.3 事务支持：理解Spring Boot的事务处理方式

在数据库操作中，事务是一种非常重要的机制，它可以保证一系列数据库操作要么全部成功，要么全部失败，从而保证数据的一致性。Spring Boot也提供了对事务的支持。

在Spring Boot中，可以通过使用@Transactional注解来声明一个方法或者类需要被事务管理。当标记在类上时，表示类中所有的public方法都会被事务管理。

例如，我们在UserService类中的updateUser方法上添加@Transactional注解：

@Service
public class UserService {
    
    
    
    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @Transactional
    public void updateUser(Integer id, String name) {
    
    
        User user = userRepository.findById(id).orElseThrow(() -> new RuntimeException("User not found"));
        user.setName(name);
        userRepository.save(user);
    }
}

在上述代码中，updateUser方法会被Spring的事务管理器管理，如果在方法执行过程中发生了任何未捕获的异常，那么Spring的事务管理器会自动将事务进行回滚，也就是说，这个方法中的所有数据库操作都不会被实际执行。

另外，@Transactional注解也提供了一些属性来进行更细粒度的控制，例如：

isolation：用来设置事务的隔离级别，如读已提交（READ_COMMITTED）、可重复读（REPEATABLE_READ）、串行化（SERIALIZABLE）等。
propagation：用来设置事务的传播行为，如支持当前事务（SUPPORTS）、创建新事务（REQUIRES_NEW）、嵌套事务（NESTED）等。
readOnly：设置事务是否只读。当事务只读时，数据库可以进行一些优化。
timeout：设置事务的超时时间。
rollbackFor和noRollbackFor：用来设置哪些异常会触发事务回滚。

例如：

@Transactional(isolation = Isolation.REPEATABLE_READ, 
              propagation = Propagation.REQUIRED, 
              readOnly = false, 
              timeout = 3, 
              rollbackFor = RuntimeException.class)

以上就是Spring Boot对事务支持的基本介绍，事务管理是保证数据一致性的重要手段，在进行数据库操作时，适当的使用事务管理是非常有必要的。

3.4 注解式Spring MVC：Spring MVC在Spring Boot中的应用

Spring MVC是一种基于Java的实现了MVC设计模式的请求驱动类型的轻量级Web框架，通过分离模型（Model），视图（View）和控制器（Controller）的方式，简化了Web开发。在Spring Boot环境下，Spring MVC可以更方便的进行配置和使用。

3.4.1 控制器（Controller）

在Spring MVC中，控制器是处理用户请求的核心部分。在Spring Boot环境下，我们可以通过添加@Controller或者@RestController注解来声明一个控制器类，然后在类中定义处理请求的方法。

@Controller和@RestController这两个注解的区别在于，@Controller通常用于返回一个视图，而@RestController通常用于返回一个对象作为HTTP响应体。

例如，下面这个类定义了一个简单的RESTful API，它处理GET请求，并返回一个字符串：

@RestController
public class HelloController {
    
    
    @RequestMapping("/hello")
    public String hello() {
    
    
        return "Hello, Spring Boot!";
    }
}

3.4.2 请求映射（RequestMapping）

在Spring MVC中，通过@RequestMapping注解来将一个请求映射到一个处理器方法。在Spring 4.3版本以后，也可以使用如@GetMapping、@PostMapping、@PutMapping、@DeleteMapping等注解来分别处理GET、POST、PUT、DELETE等类型的请求。

例如，下面这个类定义了一个处理POST请求的方法：

@RestController
public class UserController {
    
    
    @PostMapping("/user")
    public User createUser(@RequestBody User user) {
    
    
        // 处理创建新用户的请求
    }
}

3.4.3 参数绑定（Parameter Binding）

在处理请求的方法中，可以通过添加@PathVariable、@RequestParam、@RequestBody等注解来绑定请求的参数。

@PathVariable：用来绑定路径参数，例如/users/{id}中的id参数。
@RequestParam：用来绑定请求参数，例如/users?name=John中的name参数。
@RequestBody：用来绑定请求体，通常用于处理POST或PUT请求。

例如，下面这个方法接受一个路径参数和一个请求体：

@RestController
public class UserController {
    
    
    @PutMapping("/user/{id}")
    public User updateUser(@PathVariable Integer id, @RequestBody User user) {
    
    
        // 处理更新用户的请求
    }
}

以上就是在Spring Boot下使用Spring MVC的基本介绍，通过使用Spring MVC，我们可以更方便的开发Web应用。

3.5 实现RESTful：在Spring Boot中构建RESTful API

RESTful架构是一种设计风格，它将Web服务视为资源，并通过URI来指定，使用HTTP的动词（GET、POST、PUT、DELETE等）来描述操作。Spring Boot非常适合创建满足RESTful风格的Web服务。

接下来，我们将通过一个简单的用户管理系统，来展示如何在Spring Boot中实现RESTful服务。

3.5.1 创建User实体

首先，我们创建一个User实体类：

public class User {
    
    
    private Integer id;
    private String name;
    private String email;
    
    // getters and setters...
}

3.5.2 创建UserController

然后，我们创建一个UserController类，该类将处理有关用户的所有HTTP请求：

@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {
    
    
    private List<User> users = new ArrayList<>(); // 模拟数据库

    @GetMapping
    public List<User> getAllUsers() {
    
    
        return users;
    }

    @GetMapping("/{id}")
    public User getUser(@PathVariable Integer id) {
    
    
        return users.stream()
            .filter(user -> user.getId().equals(id))
            .findFirst()
            .orElse(null);
    }

    @PostMapping
    public User createUser(@RequestBody User user) {
    
    
        users.add(user);
        return user;
    }

    @PutMapping("/{id}")
    public User updateUser(@PathVariable Integer id, @RequestBody User newUser) {
    
    
        users.stream()
            .filter(user -> user.getId().equals(id))
            .findFirst()
            .ifPresent(user -> {
    
    
                users.remove(user);
                users.add(newUser);
            });
        return newUser;
    }

    @DeleteMapping("/{id}")
    public void deleteUser(@PathVariable Integer id) {
    
    
        users.removeIf(user -> user.getId().equals(id));
    }
}

在这个例子中，我们定义了以下几个RESTful API：

获取所有用户：GET /users
获取一个用户：GET /users/{id}
创建一个用户：POST /users
更新一个用户：PUT /users/{id}
删除一个用户：DELETE /users/{id}

3.5.3 测试

最后，我们可以使用任何HTTP客户端（例如Postman或curl）来测试我们的RESTful服务。

以上就是在Spring Boot中实现RESTful服务的一个简单例子。通过使用Spring MVC的注解，我们可以很方便的创建满足RESTful风格的Web服务。

3.6 集成Redis：在Spring Boot中使用Redis

Redis是一个开源的使用ANSI C语言编写、遵循BSD协议、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。Spring Boot对其有着非常好的支持，让我们一起来看看如何进行集成。

3.6.1 引入依赖

首先，在我们的项目的pom.xml中加入Spring Boot对Redis的支持：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

3.6.2 配置Redis

然后，在application.properties（或application.yml）中配置Redis的信息：

spring.redis.host=localhost
spring.redis.port=6379

这里我们假设Redis服务器安装在本地，端口号为默认的6379。

3.6.3 使用RedisTemplate

接下来，我们可以使用RedisTemplate对象进行Redis操作：

@Service
public class RedisService {
    
    
    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    public void setKey(String key, Object value){
    
    
        redisTemplate.opsForValue().set(key, value);
    }

    public Object getKey(String key){
    
    
        return redisTemplate.opsForValue().get(key);
    }

    // 更多的操作...
}

RedisTemplate是Spring提供的用于操作Redis的工具类，我们可以使用它进行各种各样的Redis操作。

3.6.4 示例代码

下面是一个简单的示例，展示如何在一个controller中使用RedisService：

@RestController
public class RedisController {
    
    
    @Autowired
    private RedisService redisService;

    @GetMapping("/redis/set")
    public String set(@RequestParam("key") String key, @RequestParam("value") String value){
    
    
        redisService.setKey(key, value);
        return "Success";
    }

    @GetMapping("/redis/get")
    public String get(@RequestParam("key") String key){
    
    
        return String.valueOf(redisService.getKey(key));
    }
}

在这个例子中，我们定义了两个接口，一个用于设置键值对，另一个用于获取指定键的值。

以上就是在Spring Boot中集成Redis的基本步骤。实际上，Spring还提供了其他更强大的功能，例如Redis的序列化和反序列化、事务支持等，你可以根据实际需求进行探索和学习。