Spring Boot简介

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1 Spring Boot 简介

1.1 Spring Boot 概述

现在软件市场已经形成一定的规模，系统架构的复杂度也越来越高（例如有单体架构，分布式架构，微服务架构）。软件的整个架构体系正在发生很大变化，在这种变化中，企业现在更注重技术的开箱即用，更注重技术在生态圈中的深度融合，更注重轻量级的运维。由此spring boot诞生。

说明:学技术一定要了解技术发展史，并对技术的发展有一定的前瞻性。

1.2 Spring Boot 核心特性

Spring boot是一个脚手架，构建于Spring框架(Framework)基础之上，基于快速构建理念，提供了自动配置功能，可实现其开箱即用特性（创建完一个基本的项目以后，可零配置或者少量配置即可运行我们的项目），其核心主要有如下几个方面：

• 起步依赖(Starter Dependency)-项目创建时底层帮你关联依赖。
• 自动配置(Auto Configuration)。
• 健康检查(Actator)-监控。

其中，Spring Boot官方地址为https://spring.io/projects/spring-boot。

2 Spring Boot 环境配置

2.1 准备工作

• 工具下载

1. 下载JDK1.8，并进行环境变量配置(假如已有则无需再次下载和配置)。
2. 下载最新maven(例如apache-maven-3.6.3,网址http://maven.apache.org/)并解压。
3. 下载sts最新版(例如sts-4.4.5.RELEASE,网址https://spring.io/tools)并解压（新版本下载下来时一个.jar%E5%B9%B6%E8%A7%A3%E5%8E%8B%EF%BC%88%E6%96%B0%E7%89%88%E6%9C%AC%E4%B8%8B%E8%BD%BD%E4%B8%8B%E6%9D%A5%E6%97%B6%E4%B8%80%E4%B8%AA.jar)文件，需要在jar文件所在的目录中，以命令行方式执行java -jar 下载的文件名的方式进行解压，如图-1所示（需要首先启动系统自带的命令行客户端，然后切换到软件所在目录，cd指令为切换目录的意思）。

图-1

• 工作区准备：定义新的工作区(要求没有中文目录)，例如d:/TCGBIII/WORKSPACE。

建议：将下载的所有文件存储到同一目录并解压，例如d:/TCGBIII/TOOLS目录。要求目录不要有中文，也不要有特殊符号（例如&等）。

2.2 Maven基本配置

打开maven中的setting.xml文件，并对其如下选项进行配置。

• 配置maven本地库(从maven远程服务器下载的资源存储到的位置)

<localRepository>${user.home}/.m5/repository</localRepository>

• 配置maven私服(配置到mirrors标签内部)。

  <mirror>

<id>aliyun</id>

<name>aliyun for maven</name>

<mirrorOf>*</mirrorOf>

<url>https://maven.aliyun.com/repo...</url>

</mirror>

• 配置maven中的profile（配置到profiles标签内部）,设置JDK编译和运行版本。

  <profile>

  <id>jdk-1.8</id>

  <activation>

<activeByDefault>true</activeByDefault>

<jdk>1.8</jdk>

</activation>

<properties>

<maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source>

<maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target>

<maven.compiler.compilerVersion>

1.8

</maven.compiler.compilerVersion>

</properties>

</profile>

2.3 STS整合maven配置

• 启动STS工具(特殊的eclipse,添加了spring开发插件)，如图-2所示

图-2

• Maven Installations配置， 如图-3所示：

图-3

• Maven User Settings配置，如图-4所示：

图-4

• 项目工作区编码设置，如图-5所示

图-5

2.4 STS工具使用基本优化(可选)

• 禁用拼写检查，取消图-6所示的拼写检查选项。

图-6

• 取消图-7所示的连接选项配置。

图-7

• 关掉图-8的校验功能。

图-8

• 修改STS工具内存配置，打开SpringToolSuite4.ini文件，修改堆大小，如图-9所示：

图-9

3 Spring Boot 快速入门

3.1 项目创建及结构分析

打开STS 集成开发工具，创建spring boot项目，其具体步骤如下：

第一步：打开项目新建窗口（快捷键ctrl+n）, 搜索spring，选择spring starter 项目。如图-10所示：

图-10

第二步：填写项目基本信息。如图-11所示：

图-11

第三步：选择Spring Boot版本，如图-12所示：

图-12

在图-12中点击finish之后，项目便开始从maven配置中指定的私服服务器（例如阿里云的maven服务器）去下载起步依赖(SpringBoot项目中默认指定了项目启动时需要的一些jar包依赖)，这个过程可能会比较耗时（网络最好不要用手机网络，会导致很多资源下载不下来），假如指定版本的springboot项目以前创建过，它会默认先从本地库查找，假如本地库没有，则从远程库去下载。

项目创建成功以后，其包视图(Package Explorer)结构，如图-13所示：

图-13

其中,在图-13呈现的CGB-SBOOT-01项目结构中，所有的类和配置文件都是创建好项目以后，由STS工具帮我们自动创建的。(假如你是普通的maven项目,这些类还有配置文件需要我们自己手动创建)

3.2 项目启动过程分析（了解）

找到项目的入口类（使用了@SpringBootApplication注解描述），然后运行启动类，检测启动过程，SpringBoot在启动时，控制台会出现如图-14标识：

图-14

项目启动时发生了什么呢？我在这里画了张图帮大家进行一下分析，如图-15所示：

图-15

SpringBoot 项目在启动时，首先基于启动入口类上的注解描述，进行自动配置并扫描指定包以及子包中的类进行加载，然后检测类上是否有Spring框架中指定的注解描述（例如@Component,@Controller,@Service等）。假如有，则将类交给Spring框架中的BeanFactory工厂接口的实现类对象，此工厂对象会基于反射创建Bean的实例，假如此Bean指定了生命周期方法，还会调用生命周期方法。当实例创建以后，Spring框架还会基于类的作用域描述，将实例存储到不同作用域的容器中。以实现Bean对象的科学应用。

3.3 项目业务初步实现及测试

业务实现：

基于SpringBoot脚手架（或者架子工），通过Spring框架进行Bean对象的管理实现。

第一步：创建一个DefaultCache类,存储到src/main/java目录,然后交给spring管理。

package com.cy.pj.common.cache;

@Component

public class DefaultCache {}

其中，@Component是Spring中用于描述Bean类的一个注解。用于告诉Spring这个类的实例由Spring创建，当此对象由Spring创建和管理时，默认会将对象存储到池（Bean池）中。

第二步：添加sringboot 测试类，进行bean的获取及测试，要放在src/test/java目录中：

package com.cy.pj.common.cache;

@SpringBootTest

public class DefaultCacheTests {// is a Object

@Autowired

private DefaultCache defaultCache;//has a

@Test

public void testCache() {

//use a system

System.out.println(defaultCache);

}

}

其中:

• @SpringBootTest 注解用于告诉spring框架,此测试类交给spring管理。
• @Autowired注解描述属性时，用于告诉spring框架要为此属性注入一个值？（至于注入规则，后面课程慢慢加强）

第三步：代码设计及运行分析，如图-16所示：

图-16

在图-16中描述了DefaultCacheTests类与DefaultCache类的关系，这两个类通过指定注解（@SpringBootTest,@Component）进行了描述，其意图是告诉spring框架这个两个类的实例的创建由Spring负责，并且由Spring框架基于@Autowired注解的描述完成DefaultCacheTests实例中有关DefaultCache类型的值的注入(DI)。

第四步：为对象设计作用域，设置延迟加载，设置生命周期方法(了解)。

在Spring框架中，Spring为由它创建和管理的对象，设计了一些特性，例如作用域，延迟加载，生命周期方法等，基于这些特性实现对Bean对象的管理。

package com.cy.pj.common.pool;

@Component

@Scope("singleton")

@Lazy

public class ObjectPool {

public ObjectPool() {

System.out.println("ObjectPool()");

}

@PostConstruct

public void init() {

System.out.println("init()");

}

@PreDestroy

public void destory() {

System.out.println("destory");

}

}

其中:

• @Lazy注解用于描述类,其目的是告诉spring框架此类支持延迟加载，通常会配合单例作用域使用。
• @Scope 是Spring中用于定义Bean对象作用域的一个注解,其常用的值有

singleton（整个内存有一份Bean实例,此实例何时创建与类的延迟加载特性配置有关，此实例创建以后，生命周期会由spring框架管理）,prototype(每次获取都会创建新实例，此实例会在需要时创建与lazy特性无关，这个实例创建以后，不会交给spring管理，spring可以对其初始化，但不负责销毁。)等。

• @PostConstruct 注解用于描述bean对象生命周期方法中的初始化方法，此方法会在对象的构造方法之后执行(是对象创建以后的初始化)。
• @PreDestroy 注解用于描述Bean对象生命周期方法中的销毁方法，此方法会在对象销毁之前执行（当作用域为prototype时，此方法不会执行）。

第五步：通过测试类测试作用域，延迟加载，生命周期方法。

package com.cy.pj.common.cache;

@SpringBootTest

public class ObjectPoolTests {

@Autowired

private ObjectPool objectPool;

@Test

public void testObjectPool() {

//???

}

}

通过对上面小节的学习，能说说Spring框架管理Bean对象有什么优势吗？(面试)

Spring 是一个资源整合框架（Framework）,通过spring可将很多资源(自己写的对象或第三方提供的对象，例如连接池等)整合在一起,然后进行科学应用，以便更好的对外提供服务。如图-17所示：

图-17

在图-17中，Spring框架可以为由它管理的对象（Bean）提供懒加载策略（对象暂时用不到，则无需加载和实例化），作用域（例如singleton-频繁用时可以考虑内存中只有一份,prototype-使用次数少时可以用时创建，不用时销毁），生命周期方法（更好实现对象的初始化和资源销毁），以实现对象对系统资源的有效使用。同时Spring框架还可以基于用户设计管理对象与对象的依赖关系，以降低对象与对象之间的直接耦合，提高程序的可维护性和可扩展性。

3.4 项目业务增强实现及测试

假如一个接口的实现类的对象有多个，并且这些对象都交给了Spring管理，那么假如

另外一个类，现在依赖于这个接口，那么Spring如何为接口引入注入值？

第一步:定义业务Cache接口.

package com.cy.pj.common.cache;

public interface Cache {

}

第二步:定义WeakCache实现Cache接口.

第三步:package com.cy.pj.common.cache;

import org.springframework.stereotype.Component;

@Component

public class WeakCache implements Cache{

}

创建或修改SoftCache,让此类也实现Cache接口,关键代码如下:

package com.cy.pj.common.cache;

@Component

public class SoftCache implements Cache{

…

}

第四步:单元测试类

package com.cy.pj.common.cache;

import org.junit.jupiter.api.Test;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier;

import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

@SpringBootTest

public class CacheTests {

@Autowired

@Qualifier("softCache")

private Cache cache;

@Test

public void testCache() {

System.out.println(cache);

}

}

业务测试运行原理分析，如图-18所示：

图-18

思考:

1. @Autowired注解应用规则?
2. @Qualifier注解的作用是什么?

@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)。具体过程可参考图-18的设计进行自行尝试和实践。

4 Spring Boot 小节总结

4.1 重难点分析

• Spring boot 是什么? (框架,也可以看成是框架脚手架，做了架子工要做的事情-搭建项目基础骨架的工作人员)
• Spring boot 核心优势？(启动依赖,自动配置-开箱即用,健康检查-系统监控）
• Spring boot 项目的创建方式?( https://start.spring.io)
• Spring boot项目启动时，Bean的初始化过程是怎样的？(查找，加载，读和存储配置，创建和存储实例对象)
• Spring boot 项目启动时，Bean对象的依赖注入过程是怎样的？(标记，查找，注入)
• Spring 框架中的Bean对象有什么特性？(延迟加载，作用域，生命周期方法)
• Spring 框架中单例(singleton)作用域对象特点，应用场景(频繁用)？
• Spring 框架中多例(prototype)作用域对象特点，应用场景(稀少用)？

4.2 FAQ分析

• Maven工具(项目构建工具)从哪里下载?(maven.apache.org)
• STS(集成了spring插件的eclipse)工具从哪里下载?(spring.io/tools)
• STS新版本怎么安装?(例如STS4.5.0的安装可使用:java -jar xxx.jar)
• 创建spring starter 项目时pom.xml文件错误？(maven私服，本地库,maven update,网络)
• Spring Boot项目中支持的配置文件后缀有哪些?(.properties,.yml)
• SpringBoot 启动类的包扫描位置？(启动类所在包以及子包)
• SpringBoot项目中可以有多个启动类吗？(不可以)
• 如何理解Spring框架?(资源整合框架,科学应用对象-资源,低耦合)
• Spring管理bean对象时有什么优势？（为bean赋予了更加高级的特性，懒加载，单例作用域，生命周期方法）
• Spring 框架中@Autowire注解描述属性时，依赖注入的规则是怎样的?
• Spring 框架学习过程中学到了什么思想？(IOC,DI,池,低耦合,....)
• Spring容器中bean名字不同,但类型相同的单例作用域配置可以有多个实例吗?

4.3 BUG分析

• Maven项目的setting文件配置错误，如图-19所示：

图-19

问题分析:检查maven目录中的settings.xml的标签语法配置是否正确.

• 创建项目时网络连接超时，如图-20所示：

图-20

问题分析:

1)域名解析问题(与当地的域名服务器有关)

2)网络阻塞问题(带宽有限,单同时的请求数量比较多)

3)服务器线程有限(例如tomcat端线程数量配置的相对较少)

• Maven项目的pom.xml文件报错，如图-21所示：

图-21

问题分析：

1. 检查网络配置（是否网络畅通，不能手机网络）
2. 检测maven配置是否正确（严格按文档配置执行）。
3. 右键项目maven update 强制更新。
4. 更换maven私服仓库(选文档中的)

• 空指针异常（NullPointerException-NPE）,如图-22所示：

图-22

问题分析：分析错误描述，找到自己写的类指定行号位置，看看哪个对象在进行方法调用，调用方法的对象有没有被赋值。

• 依赖注入失败，如图-23所示：

图-23

问题分析：

1. 检查错误代码中自己定义的类（例如DefaultCacheTests）中的属性
2. 基于错误分析，哪个属性的值在进行依赖注入时失败了(例如DefaultCache)
3. 检查注入失败的属性对应的对象是否交给了Spring管理（例如是否有特定注解描述，包结构是否正确）。

• 找不到对应的Bean对象，如图-24所示：

图-24

问题分析：

1. 检查你获取的这个对象实例的类型是否使用了特定注解描述（如@Component）
2. 检查你获取的这个对象实例的类型所在的包是否正确（启动类包结构）
3. 假如是基于Bean的名字进行Bean对象的获取，要检测Bean的名字是否正确。

• 依赖注入失败，如图-25所示：

图-25

问题分析：

1. 检查哪里对Cache进行了引用。
2. 检查对Cache引用时使用的注解描述。
3. 检查容器中Cache接口下实现类对象的定义（是否有多个？）。

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