SpringBoot技术快速入门_springboot入门

目录

SpringBoot 简介

背景分析

解决什么问题

有哪些核心特性

SpringBoot 项目创建及运行

创建项目

创建项目启动类

启动并运行项目

SpringBoot 快速入门实践

业务描述

API设计分析

Bean对象定义及获取

测试过程中的BUG分析

SpringBoot中Bean对象特性分析

Bean对象设计

Bean对象延迟加载

Bean对象作用域分析

对象生命周期方法

SpringBoot 工程依赖注入分析

案例设计

代码编写及测试分析

测试过程中的BUG分析

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SpringBoot 简介

背景分析

在传统JAVAEE应用体系中创建一个项目,需要手动添加大量的依赖,还要考虑版本的兼容性,还有繁重的配置、负载的项目部署,会高度影响开发效率,即使是使用Spring进行资源整合,也存在同样的这些问题。还有就是现在的软件生态应用也已经形成一定的规模,整个软件架构体系在变化，企业对技术的要求也在变化，现在的企业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。由此由此spring boot诞生。

解决什么问题

Spring Boot是一个全新的Java软件开发框架（很多人现在把它理解为一个脚手架），其设计目的是用来简化Spring项目的初始搭建以及开发过程,并为后面的Spring Cloud 微服务实践提供更加便利条件。该框架使用了特定的注解方式来进行配置，从而使开发人员不再需要大量的xml配置。不再需要大量的手动依赖管理。Spring Boot基于快速构建理念，通过约定大于配置，开箱即用的方式，希望能够在蓬勃发展的快速应用开发领域成为其领导者。

有哪些核心特性

SpringBoot 框架诞生后，之所以能得到软件开发行业的高度认可，自然离不开它提供给我们的一些关键特性，例如：

起步依赖(Starter Dependency)-创建项目时，会默认添加基础依赖，简化我们自己查找依赖的过程。
自动配置(Auto Configuration)-创建项目时，springboot工程添加的默认依赖中提供了很多默认的配置，简化了我们对资源的配置过程。
健康检查(Actator)-监控-springboot工程运行时，我们可以打开actuator特性，基于此特性监控spring中的bean，连接池，jvm内存等
嵌入式服务(Tomcat,Jetty)-springboot工程支持内嵌的web服务，可以将tomcat或jetty这样的服务直接嵌套到web依赖中，简化部署过程
 

SpringBoot 项目创建及运行

创建项目

基于IDEA创建Maven项目Module,模块名为01-start,组id和包名为com.cy,其pom.xml文件如下：

 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
	xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
	<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
	<parent>
		<groupId>org.springframework.boot</groupId>
		<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
		<version>2.3.2.RELEASE</version>
	</parent>
	
	<groupId>com.cy</groupId>
	<artifactId>01-start</artifactId>
	<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
	<name>01-start</name>
	<description>Demo project for Spring Boot</description>
	
	<properties>
		<java.version>1.8</java.version>
	</properties>
 
	<dependencies>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
			<scope>test</scope>
			<exclusions>
				<exclusion>
					<groupId>org.junit.vintage</groupId>
					<artifactId>junit-vintage-engine</artifactId>
				</exclusion>
			</exclusions>
		</dependency>
	</dependencies>
	<build>
		<plugins>
			<plugin>
				<groupId>org.springframework.boot</groupId>
				<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
			</plugin>
		</plugins>
	</build>
</project>

创建项目启动类

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

启动并运行项目

找到SpringBoot 工程中由@SpringBootApplication注解描述的类为然后启动运行，其启动过程如下：

在启动过程中底层做了哪些事情，大致描述如下：
第一：基于配置加载类(通过ClassLoader将指定位置的类通过线程调用IO从磁盘读取到内存)。
第二：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)。
第三：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)。
第四：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 快速入门实践

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：

在这张图中描述了一个DefaultCache和DefaultCacheTests单元测试类，这个两个类都交给了spring管理，并且DefaultCacheTests类依赖于DefaultCache类型，由spring框架基于@Autowired对属性描述，进行执行的注入(将DefaultCache类型对象，注入给DefaultCache类型）。
 

Bean对象定义及获取

在Spring框架规范中，所有由spring管理的对象都称之为Bean对象，我们现在基于如上业务及API设计图，进行Bean类型代码的编写及测试，其过程如下：

第一步：定义DefaultCache类，并交给spring管理。

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。
 */ @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（例如DefaultCache类型的对象是如何构建、何时构建的）。
2)SpringBoot项目中Bean对象的获取（例如DefaultCacheTests类中是符合获取DefaultCache类型对象的，基于IOC。）

测试过程中的BUG分析

• 测试过程中Bean类型找不到，如图所示：
  

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

• 运行单元测试类，启动类找不到,如图所示:
  

运行单元测试类，启动类有多个,如图所示:
 

 

• 运行单元测试，提示NoSuchBeanDefinition异常,如图所示:

• 单元测试类中的方法添加了参数,如图所示:

SpringBoot中Bean对象特性分析

Bean对象设计

第一步：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()")
    }
}

第二步: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;
    @Test
    void testObjectPool01(){
       System.out.println(objectPool01);//true
    }
}

Bean对象延迟加载

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。
 

Bean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。基于代码进行测试分析，例如：
 

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 testObjectScope(){
       System.out.println(objectPool01==objectPool02);//true 表示单例作用域，false表示prototype作用域
    }
}

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 工程依赖注入分析

案例设计

为了更好理解sping框架的底层注入机制，现在进行案例API设计，理解API的依赖注入过程，如图所示：

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。

测试过程中的BUG分析

• 依赖注入异常，如图所示：