03-基于IDEA创建SpringBoot项目并进行入门分析

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Jason
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    SpringBoot 项目创建

    创建Module

    基于IDEA创建项目Module,模块名为04-springboot-start,组id和包名为com.cy,如图所示:
    image.png
    填写module信息,如图所示:
    image.png
    选择项目module版本,暂时不需要自己手动添加任何依赖,如图所示:
    image.png
    填写Module名称,完成module创建,如图所示
    image.png

    项目结构分析

    项目Module创建好以后，其代码结构分析，如图所示：

    image.png

    SpringBoot 项目启动分析

    启动入口

    SpringBoot 工程中由SpringBootApplication注解描述的类为启动入口类，例如：

    package com.cy;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
@SpringBootApplication
public class Application {//Application.class
  public static void main(String[] args) {//Main Thread
    SpringApplication.run(Application.class, args);
  }
}

    启动过程概要分析

    SpringBoot工程启动时其简易初始化过程，如图所示：

    image.png

    在启动过程中底层做了哪些事情，大致描述如下：
    1)基于配置加载类(通过ClassLoader将指定位置的类读到内存->底层通过线程调用IO从磁盘读取到内存)。
    2)对类进行分析(创建字节码对象-Class类型,通过反射获取器配置信息)。
    3)对于指定配置(例如由spring特定注解描述)的对象存储其配置信息(借助BeanDefinition对象存储)。
    4)基于BeanDefinition对象中class的配置构建类的实例(Bean对象),并进行bean对象的管理(可能会存储到bean池)。

    SpringBoot 快速入门分析

    业务描述

    在项目Module中定义一个类，类名为DefaultCache，然后将此类对象交给Spring创建并管理。最后通过单元测试对类的实例进行分析。

    API设计分析

    基于业务描述，进行API及关系设计，如图所示：

    image.png

    代码编写及运行

    基于业务及API设计，进行代码编写，其过程如下：

    第一步：定义DefaultCache类

    package com.cy.pj.common.cache;
import org.springframework.stereotype.Component;
/**
 * @Component 注解描述的类，表示此类交给Spring框架管理。
 */
@Component
public class DefaultCache {
}

    第二步：定义DefaultCacheTests单元测试类

    package com.cy.pj.common.cache;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
@SpringBootTest
public class DefaultCacheTests {
    /**
 * @Autowired 注解描述的属性由spring框架按照一定规则为其注入值（赋值）
 * 赋值过程是怎样的？
 *  1)依赖查找？(请问查找规则是什么？)
 *  2)依赖注入？(需要借助什么技术?)
 */ @Autowired
 private DefaultCache defaultCache;
    @Test
 void testDefaultCache(){
        System.out.println(defaultCache.toString());
        //FAQ? defaultCache变量引用的对象是由谁创建的，存储 到了哪里？bean pool
 }
}

    第三步：运行单元测试类进行应用分析
    启动运行单元测试方法，检测其输出结果，基于结果分析：
    1)SpringBoot项目中Bean对象的构建。
    2)SpringBoot项目中Bean对象的获取。

    运行过程中的BUG分析

    • Bean类型找不到，如图所示：

    image.png

    • 空指针异常(NullPointerExcetpion-NPE),如图所示：

    image.png

    • 启动类找不到,如图所示:

    image.png

    • 启动类有多个,如图所示:

    image.png

    • NoSuchBeanDefinition异常,如图所示:

    image.png

    • 单元测试类中的方法添加了参数,如图所示:

    image.png

    SpringBoot 项目中的对象特性分析

    准备工作

    第一步：创建项目Module，例如名字为05-springboot-features,如图所示：
    image.png

    第二步：添加业务类ObjectPool,代码如下：

    package com.cy.pj.common.pool;
@Component
public class ObjectPool{//假设此对象为一个对象池
    public ObjectPool(){//假设运行项目启动类，此构造方法执行了，说明此类对象构建了。
      Systemd.out.println("ObjectPool()")
    }
}

    思考：一般池对象有什么特点？
    1)在JVM内存会开辟一块相对比较大的空间。
    2)在这块空间中存储一些对象(思考基于什么存储结构进行存储-数组，链表，散列表)。
    3)基于“享元模式”设计思想，实现内存中对象的可重用性。

    第三步:定义单元测试,代码如下:

    package com.cy.pj.pool;
import com.cy.pj.common.pool.ObjectPool;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

@SpringBootTest
public class ObjectPoolTests {

    @Autowired
    private ObjectPool objectPool01;
    @Autowired
    private ObjectPool objectPool02;
    @Test
    void testObjectPool01(){
       System.out.println(objectPool01==objectPool02);
    }
}

    延迟加载

    现在思考一个问题,对于ObjectPool这个类，假如项目启动以后，暂时不会用到这个池对象，是否有必要对其进行创建(默认是会创建的)？我们知道没必要，因为占用内存。那如何在启动时不创建此类对象呢？借助Spring框架提供的延迟加载特性进行实现。例如，我们可以在需要延迟加载的类上使用@Lazy注解进行描述，代码如下：

    package com.cy.pj.common.pool;
@Lazy
@Component
public class ObjectPool{//假设此对象为一个对象池
    public ObjectPool(){//假设运行项目启动类，此构造方法执行了，说明此类对象构建了。
      Systemd.out.println("ObjectPool()")
    }
}

    此时，我们再去运行运行启动类，检测ObjectPool对象是否创建了，假如没有创建，说明延迟加载生效了。此时，我们总结一下，什么对象适合使用延迟加载特性呢？大对象，稀少用(项目启动以后，暂时用不到)的对象。
    注意：延迟加载并不是延迟对类进行加载，而是在启动时，暂时不创建类的实例。假如想看一下内存中的类是否被加载了，可以通过JVM参数进行检测，参数为-XX:+TraceClassLoading。

    对象作用域分析

    在实际的项目中内存中的对象有一些可能要反复应用很多次，有一些可能用完以后再也不用了或者说应用次数很少了。对于经常要重复使用的对象我可考虑存储到池中(例如交给spring框架进行管理)，应用次数很少的对象那就没必要放到池中了，用完以后让它自己销毁就可以了。在Spring项目工程中为了对这样的对象进行设计和管理，提供了作用域特性的支持，具体应用：

    package com.cy.pj.common.pool;
@Scope("singleton")
@Lazy
@Component
public class ObjectPool{//假设此对象为一个对象池
    public ObjectPool(){//假设运行项目启动类，此构造方法执行了，说明此类对象构建了。
      Systemd.out.println("ObjectPool()")
    }
}

    其中，在上面的代码中，我们使用了@Scope注解对类进行描述，用于指定类的实例作用域。不写@Scope默认就是单例(singleton)作用域，这个作用域会配合延迟加载(@Lazy)特性使用，表示此类的实例在需要时可以创建一份并且将其存储到spring的容器中(Bean池),需要的时候从池中取，以实现对象的可重用。假如一些对象应用次数非常少，可以考虑不放入池中，进而使用@Scope("prototype")作用域对类进行描述,让此类的对象何时需要何时创建，用完以后，当此对象不可达了，则可以直接被GC系统销毁。

    对象生命周期方法

    程序中的每个对象都有生命周期，对象创建，初始化，应用，销毁的这个过程称之为对象的生命周期。在对象创建以后要初始化，应用完成以后要销毁时执行的一些方法，我们可以称之为生命周期方法。但不见得每个对象都会定义生命周期方法。在实际项目中往往一些池对象通常会定义这样的一些生命周期方法(例如连接池)。那这样的方法在spring工程中如何进行标识呢？通常要借助@PostConstruct和@PreDestroy注解对特定方法进行描述，例如：

    package com.cy.pj.common.pool;
@Scope("singleton")
@Lazy
@Component
public class ObjectPool{//假设此对象为一个对象池
    public ObjectPool(){
      Systemd.out.println("ObjectPool()")
    }
    @PostConstruct
    public void init(){
       System.out.println("init()");
    }
    @PreDestroy
    public void destory(){
     System.out.println("destory()");
    }
}

    其中:
    1)@PostConstruct 注解描述的方法为生命周期初始化方法,在对象构建以后执行.
    2)@PreDestroy 注解描述的方法为生命周期销毁方法,此方法所在的对象,假如存储到了spring容器,那这个对象在从spring容器移除之前会先执行这个生命周期销毁方法(prototype作用域对象不执行此方法).

    SpringBoot 项目中的依赖注入过程分析

    在SpringBoot工程中，假如类与类之间存在着一定的依赖关系，Spring是如何进行依赖注入的呢，现在我们就通过一个案例做一个分析。

    准备工作

    第一步：创建一个项目module，如图所示：
    image.png
    第二步：启动运行项目，检测是否能成功启动

    案例设计及分析

    为了更好理解spring框架的底层注入机制，现在进行案例API设计，如图所示：

    image.png

    在这个案例中单元测试类CacheTests中定义一个Cache接口类型的属性，然后由Spring框架完成对cache类型属性值的注入。

    代码编写及测试分析

    第一步：定义Cache接口，代码如下：

    package com.cy.pj.common.cache;
public interface Cache {
 
}

    第二步：定义Cache接口实现类SoftCache，代码如下：

    package com.cy.pj.common.cache;
 
@Component
public class SoftCache implements Cache{

}

    第三步：定义Cache接口实现类WeakCache，代码如下：

    package com.cy.pj.common.cache;
 
@Component
public class WeakCache implements Cache{

}

    第四步：定义CacheTests单元测试类，代码如下：

    package com.cy.pj.common.cache;
import org.junit.jupiter.api.Test;

@SpringBootTest    
public class CacheTests {
    @Autowired
    @Qualifier("softCache")
    private Cache cache;
    
    @Test
    public void testCache() {
        System.out.println(cache);
    }
}

    其中，@Autowired由spring框架定义，用于描述类中属性或相关方法(例如构造方法)。Spring框架在项目运行时假如发现由他管理的Bean对象中有使用@Autowired注解描述的属性或方法，可以按照指定规则为属性赋值(DI)。其基本规则是：首先要检测容器中是否有与属性或方法参数类型相匹配的对象，假如有并且只有一个则直接注入。其次，假如检测到有多个，还会按照@Autowired描述的属性或方法参数名查找是否有名字匹配的对象，有则直接注入，没有则抛出异常。最后，假如我们有明确要求，必须要注入类型为指定类型，名字为指定名字的对象还可以使用@Qualifier注解对其属性或参数进行描述(此注解必须配合@Autowired注解使用)。

    第五步：运行CacheTests检测输出结果，基于结果理解其注入规则。

    编写及测试过程中的BUG分析

    • 依赖注入异常，如图所示：

    image.png

    总结(Summary)

    本小节为springboot技术入门章节，主要讲述了SpringBoot工程下，spring中bean对象的编写，特性以及依赖注入的规则，希望通过这一小节的讲解，同学们能够理解我们为什么要将对象交给spring管理，spring管理对象有什么优势，我们在springboot工程中应该如何配置这些对象。

    springboot
    Jason
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    以终为始，闭环迭代，持续提高。

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