Spring Boot 知识点

一、Spring Boot 概述

1.1 定义

Spring Boot 是基于 Spring 框架的快速开发框架，旨在简化 Spring 应用的初始搭建及开发过程。它通过「约定优于配置」的理念，自动配置大部分开发场景下的通用设置，让开发者聚焦业务逻辑而非基础设施配置。例如，以往使用 Spring 框架开发项目时，需要手动配置大量的 XML 文件和依赖，而 Spring Boot 则可以通过自动配置和起步依赖，快速集成常用的第三方框架，减少开发者的配置工作量。

1.2 核心优势

• 快速启动：通过 Starter 一键集成依赖，无需手动编写大量 XML 或繁琐配置。例如，引入 spring-boot-starter-web 依赖，就可以快速整合 SpringMVC 框架，同时通过 Maven 继承的方式引用到 Spring - aop、Spring - beans、Spring - core、Spring - web 等相关依赖。
• 内嵌容器：内置 Tomcat、Jetty 等 Servlet 容器，可直接运行 JAR 包，无需手动部署。这使得 Web 应用程序的部署变得简单，开发者可以将应用打包成一个独立的 JAR 文件，直接通过 java - jar 命令运行。
• 生产级特性：内置 Actuator 监控、健康检查、安全管理等功能，开箱即用。Actuator 可以提供应用的运行时信息，如健康状态、指标监控、日志信息等，方便开发者在生产环境中对应用进行监控和管理。
• 微服务友好：与 Spring Cloud 无缝整合，支持服务注册、配置中心、链路追踪等微服务场景。Spring Boot 为微服务架构提供了良好的支持，使得开发者可以快速构建和部署微服务应用。

二、Spring Boot 核心概念与架构

2.1 自动配置（Auto - configuration）

Spring Boot 通过 @EnableAutoConfiguration 注解实现自动配置，核心原理如下：

• 类路径扫描：检测项目中引入的依赖（如 spring - boot - starter - web），触发对应的自动配置类（如 WebMvcAutoConfiguration）。例如，当项目中引入了 spring - boot - starter - web 依赖时，Spring Boot 会自动配置 SpringMVC 框架和嵌入式 Tomcat 服务器。
• 条件注解过滤：通过 @ConditionalOnClass（存在某个类时生效）、@ConditionalOnMissingBean（无自定义 Bean 时生效）等注解动态控制配置的加载。例如，如果开发者自己定义了一个 WebMvcConfigurationSupport 的类，那么 Spring Boot 的默认 Web 配置就会失效。
• 属性绑定：通过 @ConfigurationProperties 将 application.properties / application.yml 中的配置注入到 Bean 中。例如，在 application.yml 中配置了数据库连接信息，通过 @ConfigurationProperties 注解可以将这些配置信息绑定到对应的 Java Bean 中。

2.2 Starter 依赖机制

Starter 是 Spring Boot 封装依赖的核心模块，命名规范为 spring - boot - starter - *，作用是将相关依赖聚合为单一模块，简化依赖管理。

• 核心 Starter 示例：
  • spring - boot - starter - web：包含 Spring MVC、Tomcat、JSON 解析等 Web 开发必需依赖。
  • spring - boot - starter - data - jpa：整合 Hibernate、Spring Data JPA，简化数据库操作。
  • spring - boot - starter - security：集成 Spring Security，快速实现认证授权。
• 使用方式：在 pom.xml 中引入 Starter，Spring Boot 自动处理依赖版本和传递性依赖。例如，在 pom.xml 中添加 spring - boot - starter - web 依赖，Spring Boot 会自动引入 SpringMVC、Tomcat 等相关依赖，并且处理好它们之间的版本兼容性问题。

三、Spring Boot 快速入门

3.1 开发环境准备

• JDK：建议使用 Java 17 +（Spring Boot 3.x 最低要求）。
• IDE：IntelliJ IDEA（推荐）或 Eclipse，安装 Spring Boot 插件。
• 构建工具：Maven 3.6 + 或 Gradle 7 +。

3.2 创建第一个 Spring Boot 项目

• 方式一：通过 Spring Initializr 网页端：访问 start.spring.io，选择 Group（如 com.example）、Artifact（如 demo）、Java 版本（17）、依赖（如 Web），下载生成的 ZIP 包，解压后导入 IDE。
• 方式二：IDE 内置模板：在 IntelliJ IDEA 中选择 File > New > Project > Spring Boot，按向导配置项目信息。

3.3 项目结构解析

一个典型的 Spring Boot 项目结构如下：

demo /  
├─ src / 
│ ├─ main /
│ │ ├─ java / 
│ │ │ └─ com / 
│ │ │ └─ example / 
│ │ │ │  └─ demo / 
│ │ │ │  │  ├─ controller / # 控制器层（处理 HTTP 请求） 
│ │ │ │  │  ├─ service / # 业务逻辑层 
│ │ │ │  │  └─ repository / # 数据访问层（如 Spring Data JPA 接口） 
│ │ │ ├─ DemoApplication.java # 启动类（含 @SpringBootApplication 注解） 
│ │ ├─ resources / 
│ │ │ ├─ application.properties # 主配置文件（也可用 application.yml） 
│ │ │ ├─ static / # 静态资源（CSS、JS、图片等） 
│ │ │ └─ templates / # 模板文件（如 Thymeleaf 页面） 
└─ pom.xml # Maven 依赖配置文件

3.4 编写第一个 RESTful API

以下是一个简单的 RESTful API 示例：

@RestController  
@RequestMapping("/api/hello")  
public class HelloController {  
    @GetMapping  
    public String hello() {  
        return "Hello, Spring Boot!";  
    }  
}

在上述代码中，@RestController 注解表示这是一个 RESTful 风格的控制器，@RequestMapping 注解指定了请求的路径，@GetMapping 注解表示处理 GET 请求。

四、Spring Boot 常用注解

4.1 @SpringBootApplication

通常加到启动类上，被标注的类可以定义一个或多个 Bean，并自动触发自动配置 Bean 和自动扫描组件，可看作是 @Configuration、@EnableAutoConfiguration、@ComponentScan 注解的集合。例如：

@SpringBootApplication  
public class DemoApplication {  
    public static void main(String[] args) { 
         SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);  
    }  
}

4.2 @RestController 和 @RequestMapping

• @RestController 注解继承自 @Controller 注解，用于标识一个 RESTful Web 服务的控制器，返回的是数据，而不是视图。
• @RequestMapping 方法级别的映射注解，用于将 HTTP 请求映射到控制器的处理方法上。例如：

@RestController  
@RequestMapping("/users") 
public class UserController {  
    @Autowired  
    private UserService userService;   

    @GetMapping("/{id}")  
    public User getUser(@PathVariable Long id) {  
        return userService.getUser(id);  
    }   

    @PostMapping  
    public User createUser(@RequestBody User user) {  
        return userService.createUser(user);  
    }  

}

4.3 @EnableAutoConfiguration

该注解告诉 Spring Boot 根据添加的 jar 依赖猜测你想如何配置 Spring。如果发现应用了你不想要的特定自动配置类，可以使用该注解的排除属性来禁用它们。例如：

@Configuration  
@EnableAutoConfiguration(exclude = {DataSourceAutoConfiguration.class})  
public class MyConfiguration {  }

4.4 @Configuration

Spring Boot 提倡基于 Java 的配置，@Configuration 注解该类，等价于 XML 中配置 beans；用 @Bean 标注方法等价于 XML 中配置 bean。例如：

@Configuration  
public class AppConfig {  
    @Bean  
    public UserService userService() {  
        return new UserServiceImpl();  
    }  
}

4.5 @Autowired 和 @Resource

• @Autowired：按类类型，自动导入依赖的 bean 对象。
• @Resource：按类名称，自动导入依赖的 bean 对象。例如：

@Service  
public class UserServiceImpl implements UserService {  
    @Autowired  
    private UserRepository userRepository;   // 业务逻辑方法  

}

五、Spring Boot 配置管理

5.1 配置文件

Spring Boot 支持多种配置文件格式，如 application.properties、application.yml、application.xml、application.json 等。默认的配置文件名是 application.properties，也可以使用 YAML 格式的 application.yml 或 application.yaml 进行配置。例如，在 application.yml 中配置服务器端口和数据库连接信息：

server:  
    port: 8080  
spring:  
    datasource:  
        url: jdbc:mysql://localhost:3306/mydb  
        username: root  
        password: password

5.2 配置绑定

可以使用 @ConfigurationProperties 注解将配置文件中的属性绑定到 Java Bean 中。例如：

@Component  
@ConfigurationProperties(prefix = "server")  
public class ServerProperties {  
    private Integer port;   

    public Integer getPort() {  
        return port;  
    }   

    public void setPort(Integer port) {  
        this.port = port;  
    }  
}

5.3 配置加载顺序

Spring Boot 的配置加载遵循一定的规则和优先级顺序，以确保开发者能够灵活地覆盖默认设置或提供环境特定的配置。一般顺序（从低优先级到高优先级）如下：

1. 默认属性（org.springframework.boot.autoconfigure 中定义）。
2. 来自 spring.config.import 的属性文件。
3. 命令行参数（--name = value）。
4. 来自 SPRING_APPLICATION_JSON 的属性（嵌入在环境中）。
5. ServletConfig 初始化参数。
6. ServletContext 初始化参数。
7. JNDI 属性（java:comp/env）。
8. Java 系统属性（System.getProperties()）。
9. 操作系统环境变量。
10. 随机生成的值（通过 random 属性）。
11. 打包外部配置文件（application.properties 或 application.yml 文件位于类路径根目录下）。
12. application - {profile}.properties 或 application - {profile}.yml 文件位于类路径根目录下，其中 {profile} 是激活的配置文件名称。
13. 未打包的外部配置文件（application.properties 或 application.yml 文件位于当前运行目录下）。
14. application - {profile}.properties 或 application - {profile}.yml 文件位于当前运行目录下。
15. @ConfigurationProperties 注解的类。
16. 通过 SpringApplication.setDefaultProperties 设置的默认属性。
17. 命令行参数（再次强调，命令行参数拥有最高的优先级）。

六、Spring Boot 数据访问

6.1 Spring Data JPA

Spring Data JPA 是 Spring 提供的一个用于简化数据库访问的框架，它基于 JPA 规范，通过定义接口的方式来实现数据库操作。例如：

public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {  
    List<User> findByLastName(String lastName); 
  
    @Query("SELECT u FROM User u WHERE u.email = ?1")  
    User findByEmailAddress(String emailAddress);  
}

6.2 事务管理

在 Spring Boot 中，可以使用 @Transactional 注解来管理事务。例如：

@Service
public class UserService {
    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @Transactional
    public User updateUser(Long id, User userDetails) {
        User user = userRepository.findById(id).orElseThrow(() -> new ResourceNotFoundException("User not found"));           
        user.setFirstName(userDetails.getFirstName());              
        user.setLastName(userDetails.getLastName());
        return userRepository.save(user);
    }
}

6.3 数据库支持

Spring Boot 支持多种数据库，如 MySQL、Oracle、PostgreSQL 等，同时也支持嵌入式数据库，如 H2、HSQLDB 等。可以通过配置数据源和连接池来实现数据库的连接和管理。例如，在 application.yml 中配置 MySQL 数据源：

spring:  
    datasource:  
        url: jdbc:mysql://localhost:3306/mydb  
        username: root  
        password: password  
        driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver

七、Spring Boot Web 开发

7.1 REST 服务开发

在 Spring Boot 中，可以使用 @RestController 注解来开发 RESTful Web 服务。例如：

@RestController  
@RequestMapping("/api/users")  
public class UserController {  
    @Autowired  private UserService userService;  

    @GetMapping  
    public List<User> getAllUsers() {  
        return userService.findAll();  
    }   

    @PostMapping  
    public User createUser(@RequestBody User user) {  
        return userService.save(user); 
     }  

}

7.2 异常处理

可以使用 @ControllerAdvice 和 @ExceptionHandler 注解来实现全局异常处理。例如：

@ControllerAdvice  
public class GlobalExceptionHandler { 
    @ExceptionHandler(ResourceNotFoundException.class)  
    public ResponseEntity<?> resourceNotFoundException(ResourceNotFoundException ex) {          ErrorDetails errorDetails = new ErrorDetails(new Date(), ex.getMessage());  
        return new ResponseEntity<>(errorDetails, HttpStatus.NOT_FOUND);  
    }  
}

7.3 静态资源处理

Spring Boot 可以自动处理静态资源，默认情况下，静态资源可以放在 src/main/resources/static 目录下。例如，将 CSS、JS、图片等文件放在该目录下，就可以通过浏览器直接访问。

7.4 模板引擎

Spring Boot 支持多种模板引擎，如 Thymeleaf、FreeMarker、Velocity 等。以 Thymeleaf 为例，在 application.yml 中配置 Thymeleaf：

spring:  
    thymeleaf:  
        cache: false  
        prefix: classpath:/templates/  
        suffix: .html

然后在 src/main/resources/templates 目录下创建 Thymeleaf 模板文件。

八、Spring Boot 安全管理

Spring Boot 可以集成 Spring Security 来实现安全管理，包括认证、授权、会话管理、CSRF 防护等功能。例如，在 pom.xml 中添加 Spring Security 依赖：

<dependency>  
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>  
    <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId> 
</dependency>

然后创建一个配置类来配置安全规则：

@Configuration  
@EnableWebSecurity  
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {  

    @Override  
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {  
        http.authorizeRequests().antMatchers("/public/**").permitAll().anyRequest().authenticated().and().formLogin().loginPage("/login").permitAll().and().logout().permitAll();  
    }  
}

九、Spring Boot 监控与管理

9.1 Actuator

Spring Boot Actuator 提供了对应用进行监控和管理的 REST 端点，通过访问这些端点，可以获得应用的健康信息、指标、环境属性等。例如，在 pom.xml 中添加 Actuator 依赖：

<dependency>  
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>  
    <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>  
</dependency>

然后可以通过访问 /actuator/health 端点来查看应用的健康状态。

9.2 日志管理

Spring Boot 默认使用 SLF4J 作为日志门面，并默认提供了 Logback 作为日志实现。可以通过配置文件调整日志级别、输出格式等。例如，在 application.yml 中配置日志级别：

logging:  
    level:  
        root: INFO  
        com.example.demo: DEBUG

十、Spring Boot 高级特性

10.1 自定义 Starter

通过创建自定义 Starter，可以将常用的配置和依赖打包在一起，方便在多个项目中使用。自定义 Starter 通常包含自动配置类和 Starter 依赖。例如，创建一个自定义的 Redis Starter，需要定义自动配置类和 Starter 依赖。

10.2 热部署

Spring Boot 支持热部署，即在不重启应用的情况下，当代码发生变化时自动重新加载类和资源。可以使用 spring - boot - devtools 模块来实现热部署，在 pom.xml 中添加依赖：

<dependency>  
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>  
    <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId> 
    <scope>runtime</scope>  
    <optional>true</optional>  
</dependency>

10.3 打包与部署

Spring Boot 应用可以使用 Maven 或 Gradle 打包成 JAR 或 WAR 文件，然后部署到服务器上。也可以将应用部署到 Docker 容器中实现容器化部署。例如，使用 Maven 打包成 JAR 文件：

mvn clean package

然后通过 java - jar 命令运行：

java - jar target/demo - 0.0.1 - SNAPSHOT.jar

综上所述，Spring Boot 是一个功能强大、易于使用的 Java 开发框架，它通过自动配置、起步依赖等特性，大大简化了 Spring 应用的开发和部署过程。掌握 Spring Boot 的相关知识点，可以帮助开发者更高效地构建基于 Spring 生态圈的应用。