第一部分：Spring Boot 基础
一、Spring Boot 简介
Spring Boot 是 Spring 生态系统的一部分，旨在解决传统 Spring 开发中的复杂性问题。以下是它的主要特点：
自动配置：根据类路径中的依赖项和配置文件，自动生成 Bean。
嵌入式服务器：内置 Tomcat、Jetty 或 Undertow，无需外部部署。
起步依赖：通过 Starter 模块简化依赖管理。
生产就绪特性：提供监控、健康检查等功能。
二、环境准备
在开始之前，请确保你的开发环境已经安装以下工具：
JDK：推荐使用 JDK 17 或更高版本。
Maven：用于管理项目依赖和构建。
IDE：推荐使用 IntelliJ IDEA 或 Eclipse。
Postman 或浏览器：用于测试 RESTful API。
三、创建第一个 Spring Boot 应用
1. 创建 Maven 项目
如果你使用的是 IDE（如 IntelliJ IDEA），可以直接通过向导创建。如果手动创建，则需要编写 pom.xml 文件。
以下是 pom.xml 的完整内容：
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
2. 创建主应用程序类
Spring Boot 应用的核心是 @SpringBootApplication 注解，它包含了三个重要功能：
@SpringBootConfiguration：标识这是一个 Spring Boot 配置类。
@EnableAutoConfiguration：启用 Spring Boot 的自动配置功能。
@ComponentScan：扫描当前包及其子包中的组件。
以下是主应用程序类的代码：
package com.example.springbootdemo;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
@SpringBootApplication
public class SpringBootDemoApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(SpringBootDemoApplication.class, args);
System.out.println("🚀 Spring Boot Application Started!");
}
}
3. 创建控制器类
为了演示 RESTful API 的开发，我们创建一个简单的控制器类，提供两个接口：
/hello：返回固定的问候消息。
/greeting/{name}：根据传入的名字动态生成问候消息。
以下是控制器类的代码：
package com.example.springbootdemo.controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
@RestController
@RequestMapping("/api")
public class GreetingController {
@GetMapping("/hello")
public String sayHello() {
return "🌟 Hello, World!";
}
@GetMapping("/greeting/{name}")
public String greetUser(@PathVariable String name) {
return "👋 Hello, " + name + "! Welcome to Spring Boot!";
}
}
4. 配置 application.properties
Spring Boot 提供了一个默认的配置文件 application.properties，用于定义应用的各种参数。例如，我们可以修改默认端口号或设置应用名称。
以下是配置文件的内容：
# application.properties
server.port=8081
spring.application.name=springboot-demo-app
5. 运行应用程序
运行应用程序的方法有多种，以下是两种常见的方式：
通过 IDE 启动：直接运行 SpringBootDemoApplication 类中的 main 方法。
通过 Maven 命令启动：在终端中运行以下命令：mvn spring-boot:run
启动成功后，你会在控制台看到类似以下的日志输出：
...
2023-xx-xx xx:xx:xx [main] INFO com.example.springbootdemo.SpringBootDemoApplication - 🚀 Spring Boot Application Started!
6. 测试接口
启动完成后，可以通过浏览器或 Postman 测试接口：
访问 /hello 接口：
http://localhost:8081/api/hello
返回结果：
🌟 Hello, World!
访问 /greeting/{name} 接口：
http://localhost:8081/api/greeting/Alice
返回结果：
👋 Hello, Alice! Welcome to Spring Boot!
第二部分：扩展功能与高级特性
一、数据库集成
为应用添加数据库支持，可以使用 MySQL、PostgreSQL 或 H2 数据库。以下是一个简单的 MySQL 集成示例：
1. 添加依赖
在 pom.xml 中添加 MySQL 和 JPA 依赖：
2. 配置数据库连接
在 application.properties 中配置数据库连接信息：
spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/demo?useSSL=false&serverTimezone=UTC
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=your_password
spring.jpa.hibernate.ddl-auto=update
3. 创建实体类和 Repository 接口
// Entity Class
@Entity
public class User {
@Id
@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
private Long id;
private String name;
private String email;
// Getters and Setters
}
// Repository Interface
public interface UserRepository extends JpaRepository
二、异常处理
为接口添加全局异常处理器，提高系统的健壮性。创建一个 GlobalExceptionHandler 类：
@ControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {
@ExceptionHandler(ResourceNotFoundException.class)
public ResponseEntity handleResourceNotFoundException(ResourceNotFoundException ex) {
return ResponseEntity.status(HttpStatus.NOT_FOUND).body(ex.getMessage());
}
@ExceptionHandler(Exception.class)
public ResponseEntity handleException(Exception ex) {
return ResponseEntity.status(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR).body("Error: " + ex.getMessage());
}
}
三、单元测试
使用 JUnit 和 Mockito 编写单元测试，确保代码质量。以下是一个简单的测试示例：
@SpringBootTest
class GreetingControllerTest {
@Autowired
private MockMvc mockMvc;
@Test
void testSayHello() throws Exception {
mockMvc.perform(get("/api/hello"))
.andExpect(status().isOk())
.andExpect(content().string("🌟 Hello, World!"));
}
}
四、Swagger 文档
集成 Swagger，自动生成 API 文档。在 pom.xml 中添加依赖：
然后在主类上添加注解：
@SpringBootApplication
@EnableSwagger2
public class SpringBootDemoApplication { ... }
访问 http://localhost:8081/swagger-ui.html 查看文档。
第三部分：深入学习
一、自动配置（Auto-Configuration）
Spring Boot 的自动配置通过扫描类路径中的依赖项，结合默认配置规则，自动生成 Bean 并注入到 Spring 容器中。
如何工作：
Spring Boot 在启动时会加载 META-INF/spring.factories 文件中的配置。
根据类路径中的依赖项，匹配相应的 @Conditional 注解条件。
如果条件满足，则创建并注册相应的 Bean。
二、Starter 模块
Spring Boot 提供了一系列的 Starter 模块，用于简化依赖管理。每个 Starter 模块都包含一组相关的依赖项和自动配置规则。
常用 Starter 模块：
spring-boot-starter-web：用于构建 Web 应用。
spring-boot-starter-data-jpa：用于数据库集成。
spring-boot-starter-security：用于安全认证。
spring-boot-starter-test：用于单元测试。
三、外部化配置
Spring Boot 支持通过外部化配置文件（如 application.properties 或 application.yml）来管理应用的配置参数。
支持的配置文件格式：
.properties 文件：server.port=8081
spring.application.name=springboot-demo-app
.yml 文件：server:
port: 8081
spring:
application:
name: springboot-demo-app
优先级规则：
Spring Boot 支持多种配置来源，优先级从高到低如下：
命令行参数（如 --server.port=8081）。
系统环境变量。
配置文件（application.properties 或 application.yml）。
默认值。
四、Actuator 监控
Spring Boot Actuator 是一个用于监控和管理应用的模块。它可以提供健康检查、指标监控、线程分析等功能。
启用 Actuator：
在 pom.xml 中添加依赖：
常用端点：
/actuator/health：检查应用的健康状态。
/actuator/metrics：查看应用的性能指标。
/actuator/env：查看应用的环境变量。
第四部分：高级功能与优化
一、异步任务处理
Spring Boot 提供了强大的异步任务支持，可以显著提升应用的并发处理能力。通过 @Async 注解，你可以轻松实现异步方法调用。
启用异步支持：
在主类或配置类中添加 @EnableAsync 注解：
@SpringBootApplication
@EnableAsync
public class SpringBootDemoApplication { ... }
示例代码：
创建一个服务类，使用 @Async 注解定义异步方法：
@Service
public class AsyncService {
@Async
public void executeAsyncTask() {
System.out.println("Running async task...");
try {
Thread.sleep(2000); // Simulate a long-running task
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
调用异步方法时无需等待其完成：
@RestController
@RequestMapping("/api")
public class AsyncController {
@Autowired
private AsyncService asyncService;
@GetMapping("/async")
public String triggerAsyncTask() {
asyncService.executeAsyncTask();
return "Async task triggered!";
}
}
二、缓存机制
缓存是提高应用性能的重要手段之一。Spring Boot 提供了对多种缓存解决方案的支持，例如 EhCache、Redis 和 Caffeine。
启用缓存支持：
在主类或配置类中添加 @EnableCaching 注解：
@SpringBootApplication
@EnableCaching
public class SpringBootDemoApplication { ... }
示例代码：
使用 @Cacheable 注解标记需要缓存的方法：
@Service
public class CacheService {
@Cacheable(value = "greetings", key = "#name")
public String getGreeting(String name) {
System.out.println("Generating greeting for " + name);
return "Hello, " + name + "!";
}
}
第一次调用时会生成结果并缓存，后续调用直接从缓存中获取：
@RestController
@RequestMapping("/api")
public class CacheController {
@Autowired
private CacheService cacheService;
@GetMapping("/cache/{name}")
public String testCache(@PathVariable String name) {
return cacheService.getGreeting(name);
}
}
三、多环境配置
在实际开发中，通常需要为不同的环境（如开发、测试、生产）提供不同的配置。Spring Boot 支持通过 application-{profile}.properties 文件实现多环境配置。
创建多环境配置文件：
application-dev.properties：开发环境配置。
application-prod.properties：生产环境配置。
激活指定环境：
在 application.properties 中设置活动环境：
spring.profiles.active=dev
或通过命令行参数激活：
java -jar your-app.jar --spring.profiles.active=prod
四、安全性增强
Spring Boot 提供了对 Spring Security 的强大支持，可以帮助你快速实现用户认证和授权。
启用 Spring Security：
在 pom.xml 中添加依赖：
自定义安全配置：
创建一个配置类，定义访问规则：
@Configuration
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
@Override
protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
http
.authorizeRequests()
.antMatchers("/api/public").permitAll() // 允许访问公共接口
.anyRequest().authenticated() // 其他接口需要认证
.and()
.formLogin().disable() // 禁用表单登录
.httpBasic(); // 启用 HTTP Basic 认证
}
}
第五部分：性能优化与监控
一、线程池优化
Spring Boot 默认使用 Tomcat 嵌入式容器，可以通过调整线程池参数来优化性能。
配置线程池参数：server.tomcat.max-threads=500
server.tomcat.min-spare-threads=50
server.tomcat.accept-count=200
二、数据库连接池优化
使用 HikariCP（Spring Boot 默认的数据库连接池）进行优化。
配置连接池参数：spring.datasource.hikari.maximum-pool-size=20
spring.datasource.hikari.minimum-idle=5
spring.datasource.hikari.idle-timeout=30000
三、监控与报警
结合 Spring Boot Actuator 和第三方工具（如 Prometheus 和 Grafana），可以实现全方位的监控和报警。
集成 Prometheus：
在 pom.xml 中添加依赖：
暴露 Prometheus 端点：
management.endpoints.web.exposure.include=*
management.endpoint.metrics.enabled=true
使用 Grafana 可视化指标数据。
参考资料
Spring Boot 官方文档
Spring Security 文档
Docker 官方文档
Prometheus 官方文档