第三阶段：项目实战①小型项目开发(下篇)

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第三阶段：项目实战①小型项目开发(下篇)

📋 下篇概述

欢迎来到项目实战的下篇！在上篇和中篇中，我们分别完成了学生管理系统(控制台版)和图书管理系统(GUI版)的开发。

在下篇中，我们将重点关注项目的运行、测试最佳实践、Spring Boot 3.x迁移指南，以及项目的扩展建议。这些内容将帮助您更好地理解现代Java开发的完整流程。

🎯 下篇学习目标

完成下篇学习后，您将能够：

项目运行管理：掌握不同方式运行Spring Boot项目
测试最佳实践：理解测试策略和覆盖率管理
技术迁移：了解Spring Boot 2.x到3.x的迁移要点
项目扩展：具备项目功能扩展和技术升级的思路
开发规范：掌握企业级Java开发的最佳实践
问题解决：具备常见问题的诊断和解决能力

🚀 项目运行与测试

环境准备

基础环境要求

JDK 17+：确保已安装JDK 17或更高版本
Maven 3.6+：确保已安装Maven构建工具

MySQL 8.0+：启动MySQL服务，创建对应数据库

CREATE DATABASE student_management CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci;
CREATE DATABASE book_management CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci;

开发工具推荐

IDE：IntelliJ IDEA 2023+ 或 Eclipse 2023+
数据库工具：MySQL Workbench、Navicat、DBeaver
版本控制：Git 2.30+
构建工具：Maven 3.8+ 或 Gradle 7.0+

运行测试

测试命令

# 运行所有测试
mvn test

# 运行特定测试类
mvn test -Dtest=StudentServiceTest

# 生成测试覆盖率报告
mvn jacoco:report

# 跳过测试进行构建
mvn clean package -DskipTests

测试配置文件

创建src/test/resources/application-test.yml：

spring:
  datasource:
    url: jdbc:h2:mem:testdb
    driver-class-name: org.h2.Driver
    username: sa
    password: 
    
  jpa:
    hibernate:
      ddl-auto: create-drop
    show-sql: true
    properties:
      hibernate:
        dialect: org.hibernate.dialect.H2Dialect
        
  main:
    web-application-type: none

logging:
  level:
    org.chapter09: DEBUG

启动应用

方式一：使用Maven运行

# 学生管理系统(控制台版)
cd student-management-console
mvn spring-boot:run

# 图书管理系统(GUI版)
cd book-management-gui
mvn spring-boot:run

方式二：使用运行脚本

# Linux/macOS
./scripts/run.sh          # 学生管理系统
./scripts/run-gui.sh      # 图书管理系统

# Windows
scripts\run.bat           # 学生管理系统
scripts\run-gui.bat       # 图书管理系统

方式三：直接运行JAR文件

# 先编译打包
mvn clean package -DskipTests

# 运行JAR文件
java -jar target/student-management-console-1.0.0.jar
java -jar target/book-management-gui-1.0.0.jar

使用说明

学生管理系统：启动后在控制台中通过菜单进行交互操作
图书管理系统：启动后会打开Swing GUI界面，通过图形界面操作

📊 测试最佳实践

测试策略

单元测试：覆盖Service层和Repository层的核心业务逻辑
集成测试：测试完整的业务流程和数据库交互
GUI测试：测试用户界面组件的基本功能（项目二）

测试覆盖率建议

Service层：≥80%
Repository层：≥70%
整体覆盖率：≥60%

测试数据管理

使用H2内存数据库进行测试
每个测试方法使用@Transactional确保数据隔离
使用@BeforeEach和@AfterEach管理测试数据

测试示例

Service层测试示例

@ExtendWith(MockitoExtension.class)
class StudentServiceTest {
    
    @Mock
    private StudentRepository studentRepository;
    
    @InjectMocks
    private StudentService studentService;
    
    @Test
    void testAddStudent_Success() {
        // Given
        Student student = new Student("2023001", "张三", 20, "男", "计算机", 85.5);
        when(studentRepository.existsById(anyString())).thenReturn(false);
        when(studentRepository.save(any(Student.class))).thenReturn(student);
        
        // When
        Student result = studentService.addStudent(student);
        
        // Then
        assertNotNull(result);
        assertEquals("张三", result.getName());
        verify(studentRepository).save(student);
    }
}

Repository集成测试示例

@DataJpaTest
@ActiveProfiles("test")
class StudentRepositoryTest {
    
    @Autowired
    private TestEntityManager entityManager;
    
    @Autowired
    private StudentRepository studentRepository;
    
    @Test
    void testFindByNameContaining() {
        // Given
        Student student = new Student("TEST001", "测试学生", 20, "男", "计算机", 85.5);
        entityManager.persistAndFlush(student);
        
        // When
        List<Student> results = studentRepository.findByNameContaining("测试");
        
        // Then
        assertEquals(1, results.size());
        assertEquals("测试学生", results.get(0).getName());
    }
}

🔄 Spring Boot 2.x -> Spring Boot 3.x迁移指南

主要变化概述

Spring Boot 3.x是一个重大版本升级，带来了许多重要变化：

1. 最低JDK版本要求

Spring Boot 2.x：支持JDK 8+
Spring Boot 3.x：要求JDK 17+

2. Jakarta EE迁移

最重要的变化是从Java EE迁移到Jakarta EE：

包名变化对照表：

Java EE (Spring Boot 2.x)	Jakarta EE (Spring Boot 3.x)
`javax.persistence.*`	`jakarta.persistence.*`
`javax.servlet.*`	`jakarta.servlet.*`
`javax.validation.*`	`jakarta.validation.*`
`javax.transaction.*`	`jakarta.transaction.*`

3. 依赖版本升级

Hibernate：5.x → 6.x
Spring Framework：5.x → 6.x
Tomcat：9.x → 10.x
Jetty：9.x → 11.x

迁移步骤

第一步：升级JDK版本

# 检查当前JDK版本
java -version

# 确保使用JDK 17或更高版本
export JAVA_HOME=/path/to/jdk17

第二步：更新Maven配置

<properties>
    <java.version>17</java.version>
    <spring-boot.version>3.2.0</spring-boot.version>
</properties>

<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>3.2.0</version>
    <relativePath/>
</parent>

第三步：包名迁移

使用IDE的全局替换功能进行包名迁移：

// 替换前 (Spring Boot 2.x)
import javax.persistence.Entity;
import javax.persistence.Table;
import javax.persistence.Id;
import javax.persistence.Column;

// 替换后 (Spring Boot 3.x)
import jakarta.persistence.Entity;
import jakarta.persistence.Table;
import jakarta.persistence.Id;
import jakarta.persistence.Column;

第四步：配置文件调整

某些配置属性可能发生变化：

# Spring Boot 2.x
spring:
  jpa:
    hibernate:
      naming:
        physical-strategy: org.hibernate.boot.model.naming.PhysicalNamingStrategyStandardImpl

# Spring Boot 3.x
spring:
  jpa:
    hibernate:
      naming:
        physical-strategy: org.hibernate.boot.model.naming.PhysicalNamingStrategyStandardImpl

第五步：测试和验证

# 运行测试确保迁移成功
mvn clean test

# 启动应用验证功能
mvn spring-boot:run

迁移检查清单

JDK版本升级到17+
Spring Boot版本升级到3.x
所有javax.包名替换为jakarta.
依赖版本兼容性检查
配置文件属性更新
单元测试和集成测试通过
应用启动和功能验证

常见迁移问题

问题1：包名导入错误

// 错误：仍使用javax包名
import javax.persistence.Entity;

// 正确：使用jakarta包名
import jakarta.persistence.Entity;

问题2：Hibernate版本兼容性

// Spring Boot 2.x (Hibernate 5.x)
@Type(type = "org.hibernate.type.TextType")
private String description;

// Spring Boot 3.x (Hibernate 6.x)
@Column(columnDefinition = "TEXT")
private String description;

问题3：测试配置调整

// Spring Boot 2.x
@ExtendWith(SpringExtension.class)
@SpringBootTest

// Spring Boot 3.x (推荐)
@SpringBootTest
// SpringExtension已自动包含

🚀 项目扩展建议

功能扩展

安全认证：集成Spring Security实现用户认证和权限管理
数据校验：使用Bean Validation进行数据校验和输入验证
文件管理：图书封面上传、文档附件管理功能
数据导出：Excel、PDF、CSV格式的数据导出功能
报表统计：图表展示、数据分析和统计报表
系统设置：用户偏好设置、主题切换、语言国际化

技术扩展

缓存机制：Redis缓存提高查询性能
消息队列：RabbitMQ处理异步任务
搜索引擎：Elasticsearch全文搜索功能
微服务架构：拆分为多个独立的微服务
API网关：统一的API入口和路由管理
配置中心：Nacos或Spring Cloud Config统一配置管理

测试扩展

性能测试：JMeter压力测试和性能基准测试
测试数据管理：更完善的测试数据准备和清理
自动化测试：集成更多的自动化测试场景

用户体验扩展

界面美化：现代化UI设计、深色主题支持
快捷键支持：键盘快捷键提高操作效率
系统托盘：最小化到系统托盘、后台运行（GUI版）
多语言支持：国际化和本地化支持
用户偏好设置：个性化配置和设置保存

💡 开发最佳实践

代码规范

命名规范：使用有意义的类名、方法名和变量名
注释规范：为复杂逻辑添加清晰的注释
异常处理：合理的异常捕获和处理机制
日志记录：使用适当的日志级别记录关键信息

架构设计

分层架构：清晰的Controller-Service-Repository分层
依赖注入：合理使用Spring的依赖注入机制
事务管理：正确使用@Transactional注解
配置管理：外部化配置，支持多环境部署

性能优化

数据库优化：合理的索引设计和查询优化
缓存策略：适当使用缓存提高性能
连接池配置：合理配置数据库连接池参数
JVM调优：根据应用特点调整JVM参数

安全考虑

输入验证：对所有用户输入进行验证
SQL注入防护：使用参数化查询
敏感信息保护：避免在日志中记录敏感信息
权限控制：实现适当的用户权限管理

📚 关键知识点总结

核心技术

Spring Boot 3.x框架：自动配置、依赖注入、启动器的使用
Spring Data JPA：Repository接口、查询方法、自定义查询
Jakarta EE注解：@Entity、@Table、@Id、@Column等注解的使用
控制台应用：CommandLineRunner接口实现控制台交互
Swing GUI编程：JFrame、JTable、JDialog等组件的使用
依赖注入：@Autowired注解和Spring容器管理
事务管理：@Transactional注解的使用
数据验证：业务逻辑验证和异常处理
分层架构：Console/GUI、Service、Repository分层设计
配置管理：application.yml配置文件和多环境配置
Hutool工具包：字符串处理、日期操作等工具方法

测试技术

单元测试：JUnit 5和Mockito的使用
集成测试：@SpringBootTest和@DataJpaTest注解
测试配置：H2内存数据库和测试配置文件
测试覆盖率：JaCoCo插件生成覆盖率报告
GUI测试：Swing组件的单元测试方法

构建运行

Maven构建：项目构建和依赖管理
运行脚本：跨平台的启动脚本编写
JAR打包：Spring Boot可执行JAR文件

现代Java特性

JDK 17特性：Records、Text Blocks、Pattern Matching等新特性
包名迁移：从javax.*到jakarta.*的包名变更
数据库设计：表名前缀和列名后缀的命名规范

✅ 完成标准

🎯 基础完成标准

能够使用Spring Boot 3.x搭建项目
熟练编写JPA实体类和Repository接口
正确配置数据库连接和JPA设置
掌握控制台应用和GUI应用开发
能够编写基本的单元测试和集成测试

🚀 进阶完成标准

能够设计合理的分层架构
掌握Spring依赖注入和事务管理
熟练使用Hutool工具包提高开发效率
能够进行数据验证和异常处理
具备完整项目的测试和运行能力

🏆 专家级标准

能够设计可扩展的项目架构
掌握现代Java开发最佳实践
具备代码重构和优化能力
能够指导他人进行项目开发
具备解决复杂业务问题的能力

📝 本章小结

🎯 核心知识点回顾

🏗️ 项目架构

✅ 掌握Spring Boot 3.x项目搭建
✅ 理解分层架构设计原则
✅ 熟练使用Maven依赖管理
✅ 掌握配置文件管理

🗄️ 数据持久化

✅ 掌握Spring Data JPA使用
✅ 熟练编写实体类和Repository
✅ 理解JPA查询方法命名规范
✅ 学会自定义查询和统计功能

🖥️ 用户界面

✅ 掌握控制台交互应用开发
✅ 熟练使用Swing GUI编程
✅ 理解事件驱动编程模式
✅ 学会用户友好的界面设计

🧪 测试实践

✅ 掌握JUnit 5和Mockito测试框架
✅ 熟练编写单元测试和集成测试
✅ 理解测试驱动开发方法
✅ 学会测试覆盖率分析

🔧 开发工具

✅ 熟练使用Hutool工具包
✅ 掌握运行脚本编写
✅ 理解项目构建和打包
✅ 学会开发环境配置

📈 学习成果检验

🎯 自我检测清单

能够独立搭建Spring Boot项目
熟练进行数据库设计和JPA配置
正确实现业务逻辑和数据访问层
掌握控制台和GUI两种交互方式
能够编写完整的测试用例
理解现代Java企业级开发规范

🚀 进阶学习方向

方向	内容	推荐资源
🌐 Web开发	Spring MVC、RESTful API	Spring Boot官方文档
🗄️ 数据库进阶	MyBatis、数据库优化	数据库设计与性能调优
🔒 安全框架	Spring Security、JWT	企业级安全解决方案
☁️ 微服务	Spring Cloud、分布式系统	微服务架构设计模式

🗺️ 专栏学习路径图

📈 Java程序员从0到1成长路径

🎯 第一阶段：Java基础入门 (4-6周) - ✅ 已完成
┌─────────────┐    ┌─────────────┐    ┌─────────────┐    ┌─────────────┐
│ 1.开发环境   │───▶│ 2.基础语法   │───▶│ 3.面向对象   │───▶│ 4.核心API   │
│   搭建      │    │             │    │   编程基础   │    │             │
│ ✅ 已完成    │    │ ✅ 已完成    │    │ ✅ 已完成    │    │ ✅ 已完成    │
└─────────────┘    └─────────────┘    └─────────────┘    └─────────────┘

🚀 第二阶段：Java进阶技能 (4-6周) - ✅ 已完成
┌─────────────┐    ┌─────────────┐    ┌─────────────┐    ┌─────────────┐
│ 1.高级特性   │    │ 2.I/O与网络  │    │ 3.新特性     │    │ 4.工具框架   │
│             │    │   编程      │    │             │    │   入门      │
│ ✅ 已完成    │    │ ✅ 已完成    │    │ ✅ 已完成    │    │ ✅ 已完成    │
└─────────────┘    └─────────────┘    └─────────────┘    └─────────────┘

🎯 第三阶段：项目实战 (4-8周) - ✅ 当前章节
┌─────────────┐    ┌─────────────┐    ┌─────────────┐    ┌─────────────┐
│ 1.小型项目   │    │ 2.Web开发    │    │ 3.Spring    │    │ 4.数据库与   │
│   开发      │    │   基础      │    │   框架入门   │    │   持久层    │
│ ✅ 当前学习   │    │ 📅 计划中    │    │ 📅 计划中    │    │ 📅 计划中    │
└─────────────┘    └─────────────┘    └─────────────┘    └─────────────┘

🏆 第四阶段：职业发展 (持续更新)
┌─────────────┐    ┌─────────────┐    ┌─────────────┐    ┌─────────────┐
│ 1.代码质量   │    │ 2.开发工具   │    │ 3.面试准备   │    │ 4.职业规划   │
│   与规范    │    │   链        │    │             │    │             │
│ 📅 计划中    │    │ 📅 计划中    │    │ 📅 计划中    │    │ 📅 计划中    │
└─────────────┘    └─────────────┘    └─────────────┘    └─────────────┘

📊 第三阶段第1章完整进度

项目	主要内容	预计时间	难度	状态
🖥️ 学生管理系统(控制台版)	Spring Boot + JPA + 控制台交互	1-2周	⭐⭐⭐	✅ 已完成
🖼️ 图书管理系统(GUI版)	Spring Boot + JPA + Swing GUI	1-2周	⭐⭐⭐⭐	✅ 已完成
🧪 测试与运行实践	单元测试、集成测试、项目运行	3-5天	⭐⭐⭐	✅ 已完成