SpringBoot入门及基础应用

# 1. 介绍SpringBoot

## 1.1 什么是SpringBoot

Spring Boot是一个构建在Spring框架之上的快速应用开发工具，通过简化配置、内嵌服务器等特性，使得基于Spring的应用开发变得更加快捷简单。

## 1.2 SpringBoot的特点和优势

SpringBoot的特点和优势包括：
- 自动配置：根据项目的依赖和配置，SpringBoot能够自动配置大部分组件。
- 简化的配置：通过约定大于配置的原则，简化了大量的配置文件，减少了开发者的工作量。
- 内嵌服务器：SpringBoot内置了常用的服务器（如Tomcat、Jetty），可以快速进行应用开发并进行本地测试。
- 独立运行：可以将SpringBoot应用打包成JAR文件，通过`java -jar`命令直接运行，无需外部容器。

## 1.3 SpringBoot的应用场景

SpringBoot适用于构建各种类型的应用程序，包括Web应用、微服务、批处理应用等。由于其快速开发、简化配置的特性，适用于中小型项目或者敏捷开发团队。

# 2. 快速入门

#### 2.1 安装和配置开发环境

在开始使用SpringBoot之前，我们首先需要安装和配置好开发环境。以下是安装和配置开发环境的步骤：

步骤1：下载并安装Java Development Kit（JDK）。
- 前往Oracle官网下载JDK的最新版本。
- 根据操作系统的不同，选择合适的安装包进行安装。
- 配置JDK的环境变量，并确保在命令行中可以使用`java`和`javac`命令。

步骤2：安装集成开发环境（IDE）。
- 推荐使用IntelliJ IDEA或Eclipse作为开发工具。
- 前往官方网站下载并安装适用于Java开发的IDE。

步骤3：创建一个Maven项目。
- 在IDE中选择创建一个新的Maven项目。
- 在项目配置中选择合适的Group和Artifact名称。
- 使用默认的Maven选项完成项目的初始化。

步骤4：添加SpringBoot的依赖。
- 在项目的pom.xml文件中添加SpringBoot的依赖。
- 可以通过Maven中央仓库或Spring官方仓库获取依赖。

步骤5：配置应用的核心文件。
- 在src/main目录下创建一个Java类，并添加`@SpringBootApplication`注解。
- 在创建的类中添加一个`main`方法，用于启动SpringBoot应用。

#### 2.2 创建第一个SpringBoot项目

接下来，我们将创建一个简单的SpringBoot项目，并运行它。

步骤1：创建Controller类。
- 在src/main目录下创建一个包，并在该包中创建一个Java类。
- 在类上添加`@RestController`注解，表示该类是一个控制器。
- 在类中添加一个处理HTTP请求的方法，并添加`@RequestMapping`注解。

步骤2：编写处理请求的逻辑。
- 在方法中添加逻辑代码，用于处理请求并返回结果。

步骤3：运行SpringBoot应用。
- 在IDE中右键点击项目，选择运行或调试应用。
- 等待应用启动完成后，在浏览器中访问`http://localhost:8080`，应该可以看到处理请求的结果。

#### 2.3 运行和调试SpringBoot应用

在开发过程中，我们经常需要运行和调试SpringBoot应用。以下是几种常用的运行和调试方式：

方式1：使用IDE进行运行。
- 在IDE中选择运行或调试项目。
- IDE会自动构建和启动SpringBoot应用。
- 在浏览器中访问`http://localhost:8080`，查看应用的运行结果。

方式2：使用Maven命令进行运行。
- 在项目的根目录下打开命令行终端。
- 执行`mvn spring-boot:run`命令，Maven会自动构建和启动SpringBoot应用。
- 在浏览器中访问`http://localhost:8080`，查看应用的运行结果。

方式3：使用Jar包进行运行。
- 在项目的根目录下打开命令行终端。
- 执行`mvn clean package`命令，生成可执行的Jar包。
- 执行`java -jar target/your-app.jar`命令，运行SpringBoot应用。
- 在浏览器中访问`http://localhost:8080`，查看应用的运行结果。

通过以上步骤，我们可以快速创建、运行和调试一个简单的SpringBoot应用。在后续章节中，我们将逐步介绍更多关于SpringBoot的核心概念和特性。

# 3. SpringBoot核心概念

SpringBoot作为一款快速开发框架，具有许多核心概念，包括自动配置、起步依赖、简化的配置以及内嵌服务器。下面将对这些核心概念逐一进行介绍并附上相应的示例代码。

#### 3.1 自动配置

SpringBoot通过自动配置的方式，简化了开发过程中的繁琐配置。SpringBoot会根据classpath的情况、已有的配置、以及其他属性来推断应用程序该如何配置。通过约定大于配置的原则，开发者能够快速构建出一个生产可用的应用程序。

// 示例代码
@SpringBootApplication
public class AutoConfigApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(AutoConfigApplication.class, args);
    }
}

#### 3.2 起步依赖

SpringBoot的起步依赖简化了Maven或Gradle的依赖管理。通过起步依赖，开发者无需手动引入各种常用库和框架的版本，而是可以直接引入一个特定功能的起步依赖，SpringBoot会自动管理依赖版本的兼容性。

<!-- 示例代码: 引入Web起步依赖 -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>

#### 3.3 简化的配置

SpringBoot大量采用约定大于配置的理念，简化了开发者在项目中的配置过程。许多常用的配置选项在SpringBoot中已经有了合理的默认值，开发者只需要针对少数需要特殊配置的地方进行配置即可。

// 示例代码: 省略了常规的数据源配置
spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/mydb
spring.datasource.username=username
spring.datasource.password=password

#### 3.4 内嵌服务器

SpringBoot内置了诸如Tomcat、Jetty等常用的Web服务器，开发者不再需要手动部署War包到外部的Web容器中，而是可以直接通过java -jar命令来运行SpringBoot应用。

// 示例代码
@SpringBootApplication
public class EmbeddedServerApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(EmbeddedServerApplication.class, args);
    }
}

通过上述介绍，读者可以初步了解SpringBoot的核心概念，包括自动配置、起步依赖、简化的配置以及内嵌服务器。这些特性使得SpringBoot在快速开发和部署方面具有显著的优势。

# 4. 数据访问

在开发应用程序中，数据访问是非常重要的一部分。SpringBoot提供了多种方式来进行数据访问，包括使用ORM框架和JDBC等。本章节将介绍如何使用Spring Data JPA和MyBatis进行数据访问，并讲解如何配置数据源和集成其他持久化框架。

#### 4.1 使用Spring Data JPA进行数据库操作

Spring Data JPA是Spring提供的一个用于简化数据库操作的框架。它基于JPA规范，可以理解为JPA的一个封装。使用Spring Data JPA可以简化开发过程，提高效率。

首先，我们需要在pom.xml文件中添加Spring Data JPA的依赖：

<dependencies>
   <!--其他依赖-->
   <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
   </dependency>
</dependencies>

接下来，我们需要创建一个实体类，使用JPA注解标注该类对应的数据库表和字段：

@Entity
@Table(name = "users")
public class User {
   @Id
   @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
   private Long id;
 
   @Column(name = "username")
   private String username;
 
   // Getters and Setters
   // toString()方法
}

然后，我们创建一个继承自JpaRepository的接口，该接口会自动实现一些基本的CRUD操作：

public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
   // 可以在接口中定义一些自定义的查询方法
   User findByUsername(String username);
}

最后，在需要使用数据库操作的地方，我们使用@Autowired注解注入UserRepository：

@RestController
public class UserController {
   @Autowired
   private UserRepository userRepository;
 
   @GetMapping("/user/{username}")
   public User getUserByUsername(@PathVariable String username) {
      return userRepository.findByUsername(username);
   }
}

通过以上步骤，我们就可以使用Spring Data JPA进行数据库操作了。Spring Boot会自动根据配置文件中的dataSource相关配置来连接数据库。

#### 4.2 配置数据源

在使用Spring Boot进行数据库操作之前，我们需要配置数据源。Spring Boot提供了自动配置的功能，它会根据classpath下的jar包来自动配置数据源。我们只需要在配置文件(application.properties或者application.yml)中配置相关属性即可。

下面是一个application.properties中的数据源配置示例：

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

其中，spring.datasource.url表示数据库连接地址，spring.datasource.username和spring.datasource.password表示数据库的用户名和密码，spring.datasource.driver-class-name表示数据库驱动。

#### 4.3 使用MyBatis进行数据访问

除了使用Spring Data JPA进行数据访问之外，我们还可以使用MyBatis框架进行数据访问。MyBatis是一种优秀的持久层框架，它可以将SQL语句与Java代码解耦，提供了更简洁、灵活的ORM解决方案。

使用MyBatis进行数据访问的步骤如下：

1. 在pom.xml文件中添加MyBatis的依赖：

<dependencies>
   <!--其他依赖-->
   <dependency>
      <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
      <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
   </dependency>
   <dependency>
     <groupId>mysql</groupId>
     <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
   </dependency>
</dependencies>

2. 创建Mapper接口和XML文件：

@Mapper
public interface UserMapper {
   @Select("SELECT * FROM users WHERE id=#{id}")
   User getUserById(Long id);
}

<!--UserMapper.xml-->
<mapper namespace="com.example.demo.mapper.UserMapper">
   <select id="getUserById" parameterType="long" resultType="com.example.demo.entity.User">
      SELECT * FROM users WHERE id=#{id}
   </select>
</mapper>

3. 使用@Autowired注解注入Mapper对象：

@RestController
public class UserController {
   @Autowired
   private UserMapper userMapper;
 
   @GetMapping("/user/{id}")
   public User getUserById(@PathVariable Long id) {
      return userMapper.getUserById(id);
   }
}

通过以上步骤，我们就可以使用MyBatis进行数据访问了。Spring Boot会自动根据配置文件中的dataSource相关配置来连接数据库，并自动扫描Mapper接口和XML文件。

#### 4.4 集成其他持久化框架

除了Spring Data JPA和MyBatis之外，Spring Boot还支持集成其他持久化框架，如Hibernate、Spring JDBC等。集成这些框架的步骤类似，只需要根据框架的文档进行相应的配置即可。

总结：

本章介绍了使用Spring Data JPA和MyBatis进行数据访问的方法，以及配置数据源和集成其他持久化框架的步骤。数据访问是应用程序中的重要环节，合理选择和使用数据访问框架可以提高开发效率和性能。在实际开发中，我们可以根据具体需求选择合适的框架和方式来进行数据访问。

# 5. Web开发

在这一章节中，我们将学习如何使用SpringBoot进行Web开发。SpringBoot提供了很多方便的工具和简化的配置，使得我们能够快速构建和部署Web应用程序。

### 5.1 构建RESTful API

RESTful API是一种基于HTTP协议的API设计风格，它使用不同的HTTP方法来进行资源的增删改查操作。在SpringBoot中，我们可以很方便地构建RESTful API。

首先，我们需要在项目的依赖管理文件中添加`spring-boot-starter-web`依赖，它包含了构建Web应用程序所需的核心组件。

接下来，我们可以创建一个Controller类来处理HTTP请求。@Controller注解标识该类为Controller组件，@RequestMapping注解指定接口的URL路径。

@Controller
@RequestMapping("/api")
public class ApiController {

    @GetMapping("/hello")
    @ResponseBody
    public String hello() {
        return "Hello, SpringBoot!";
    }
}

上述示例中，我们创建了一个名为`ApiController`的Controller类，它包含了一个GET请求处理方法`hello()`。该方法使用@GetMapping注解表示处理的URL路径为`/api/hello`，@ResponseBody注解表示返回的结果直接作为响应内容。

启动应用程序后，我们可以通过访问`http://localhost:8080/api/hello`来调用这个接口，并得到`Hello, SpringBoot!`的响应。

通过以上示例，我们可以看到，使用SpringBoot能够非常简单地构建出一个RESTful API。

### 5.2 使用Thymeleaf模板引擎

Thymeleaf是一个用于Java和Java服务器端的XML/XHTML/HTML5模板引擎。它可以处理HTML模板并生成最终的HTML页面。在SpringBoot中，我们可以使用Thymeleaf来构建动态的Web页面。

首先，我们需要在项目的依赖管理文件中添加`spring-boot-starter-thymeleaf`依赖，它包含了使用Thymeleaf所需的核心组件。

接下来，我们可以创建一个Controller类来处理HTTP请求，并返回Thymeleaf模板的名称。

@Controller
public class ThymeleafController {

    @GetMapping("/hello")
    public String hello(Model model) {
        model.addAttribute("message", "Hello, Thymeleaf!");
        return "hello";
    }
}

上述示例中，我们创建了一个名为`ThymeleafController`的Controller类，它包含了一个GET请求处理方法`hello()`。该方法使用@GetMapping注解表示处理的URL路径为`/hello`，通过Model对象将数据传递给Thymeleaf模板。

在resources/templates目录下，我们可以创建一个名为`hello.html`的Thymeleaf模板文件。

<!DOCTYPE html>
<html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Hello</title>
</head>
<body>
    <h1 th:text="${message}"></h1>
</body>
</html>

启动应用程序后，我们可以通过访问`http://localhost:8080/hello`来调用这个接口，并在页面上看到`Hello, Thymeleaf!`。

通过以上示例，我们可以看到，使用Thymeleaf模板引擎能够非常方便地构建动态的Web页面。

### 5.3 处理表单数据

在Web应用开发中，表单是非常常见和重要的组件。在SpringBoot中，我们可以使用Spring MVC来处理表单数据。

首先，我们需要在项目的依赖管理文件中添加`spring-boot-starter-web`依赖，它包含了处理Web请求所需的核心组件。

接下来，我们可以创建一个Controller类来处理表单提交的数据。

@Controller
public class FormController {

    @GetMapping("/form")
    public String form() {
        return "form";
    }
    @PostMapping("/submit")
    public String submit(@RequestParam String name, @RequestParam int age) {
        // 处理表单数据
        return "result";
    }
}

上述示例中，我们创建了一个名为`FormController`的Controller类，它包含了一个GET请求处理方法`form()`和一个POST请求处理方法`submit()`。对于GET请求，它返回一个`form.html`的页面，该页面包含表单提交的输入框。对于POST请求，它通过@RequestParam注解获取表单提交的参数，并进行相应的处理。

在resources/templates目录下，我们可以创建一个名为`form.html`的HTML页面。

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Form</title>
</head>
<body>
    <form action="/submit" method="post">
        <input type="text" name="name" placeholder="Name">
        <br>
        <input type="text" name="age" placeholder="Age">
        <br>
        <input type="submit" value="Submit">
    </form>
</body>
</html>

启动应用程序后，我们可以通过访问`http://localhost:8080/form`来访问表单页面。在输入框中填写表单数据并点击提交按钮后，表单数据将被提交到`/submit`接口进行处理。

通过以上示例，我们可以看到，使用SpringBoot能够很方便地处理Web表单数据。

### 5.4 文件上传与下载

在Web应用开发中，文件上传和下载是很常见的需求。在SpringBoot中，我们可以使用Spring MVC来处理文件上传和下载。

首先，我们需要在项目的依赖管理文件中添加`spring-boot-starter-web`依赖，它包含了处理Web请求所需的核心组件。

接下来，我们可以创建一个Controller类来处理文件上传和下载。

@Controller
public class FileController {

    @GetMapping("/upload")
    public String upload() {
        return "upload";
    }
    @GetMapping("/download")
    public ResponseEntity<Resource> download() {
        // 处理文件下载
        return ResponseEntity.ok()
                .header(HttpHeaders.CONTENT_DISPOSITION,
                        "attachment;filename=test.txt")
                .body(new ByteArrayResource("Hello, SpringBoot!".getBytes()));
    }
    @PostMapping("/doUpload")
    public String doUpload(@RequestParam("file") MultipartFile file) {
        // 处理文件上传
        return "redirect:/upload";
    }
}

上述示例中，我们创建了一个名为`FileController`的Controller类，它包含了一个GET请求处理方法`upload()`和`download()`，以及一个POST请求处理方法`doUpload()`。

对于GET请求，`upload()`方法返回一个`upload.html`的页面，该页面包含文件上传的表单。`download()`方法处理文件下载，通过ResponseEntity的方式返回下载的文件。

对于POST请求，`doUpload()`方法通过@RequestParam注解获取上传的文件，并进行相应的处理。

在resources/templates目录下，我们可以创建一个名为`upload.html`的HTML页面。

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Upload</title>
</head>
<body>
    <form action="/doUpload" method="post" enctype="multipart/form-data">
        <input type="file" name="file">
        <br>
        <input type="submit" value="Upload">
    </form>
</body>
</html>

启动应用程序后，我们可以通过访问`http://localhost:8080/upload`来访问文件上传页面。在选择文件后点击上传按钮，文件将被提交到`/doUpload`接口进行处理。

通过访问`http://localhost:8080/download`，我们可以进行文件下载并得到`test.txt`的内容。

通过以上示例，我们可以看到，使用SpringBoot能够很方便地处理文件上传和下载。

# 6. 监控与部署

本章将介绍如何使用SpringBoot的Actuator模块进行应用的监控和如何打包部署SpringBoot应用。

### 6.1 使用Actuator进行应用监控

SpringBoot的Actuator模块提供了对应用的监控和管理功能，可以通过HTTP接口或者JMX方式获取应用的运行状况、健康状态、配置信息等。

首先，在`pom.xml`文件中添加Actuator的依赖：

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

然后，配置Actuator的端点和安全性：

management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: "*"     # 开启所有端点
  endpoint:
    health:
      show-details: always   # 总是显示详细的健康信息
  security:
    enabled: false    # 关闭Actuator的安全验证

接下来，启动SpringBoot应用，访问Actuator的端点：

- `/actuator/health`：查看应用的健康状态
- `/actuator/info`：查看应用的信息
- `/actuator/metrics`：查看应用的指标数据
- `/actuator/env`：查看应用的配置属性

### 6.2 配置健康检查和指标收集

Actuator提供了丰富的健康检查和指标收集方式，可以通过自定义端点或者扩展已有的端点来实现。

#### 6.2.1 自定义健康检查

可以通过实现`HealthIndicator`接口来自定义健康检查功能。下面是一个自定义健康检查的示例：

import org.springframework.boot.actuate.health.Health;
import org.springframework.boot.actuate.health.HealthIndicator;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class CustomHealthIndicator implements HealthIndicator {

    @Override
    public Health health() {
        int errorCode = check(); // 检查应用的特定状态
        if (errorCode != 0) {
            return Health.down().withDetail("Error Code", errorCode).build();
        }
        return Health.up().build();
    }

    private int check() {
        // 实现具体的健康检查逻辑
        return 0; // 返回0表示健康
    }

}

#### 6.2.2 扩展指标收集

可以通过实现`MeterBinder`接口来扩展指标收集功能。下面是一个扩展指标收集的示例：

import io.micrometer.core.instrument.MeterRegistry;
import org.springframework.boot.actuate.metrics.MetricsEndpoint;
import org.springframework.boot.actuate.metrics.export.prometheus.PrometheusMetricsExportAutoConfiguration;
import org.springframework.boot.actuate.metrics.export.prometheus.PrometheusScrapeEndpoint;
import org.springframework.boot.actuate.metrics.export.prometheus.PrometheusScrapeEndpoint.PrometheusScrapeListener;
import org.springframework.boot.actuate.metrics.export.prometheus.PrometheusScrapeEndpoint.PrometheusScrapedTarget;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.Import;

@Configuration
@Import(PrometheusMetricsExportAutoConfiguration.class)
public class CustomMetricsConfiguration {

    public CustomMetricsConfiguration(MeterRegistry registry, MetricsEndpoint metricsEndpoint,
            PrometheusScrapeEndpoint prometheusScrapeEndpoint) {
        registry.config().commonTags("application", "my-application");
        prometheusScrapeEndpoint.setPrometheusScrapeListener(
                new CustomPrometheusScrapeListener(metricsEndpoint, prometheusScrapeEndpoint, registry));
    }

    private static class CustomPrometheusScrapeListener implements PrometheusScrapeListener {
        // 实现具体的指标收集逻辑
    }
}

### 6.3 打包和部署SpringBoot应用

#### 6.3.1 打包SpringBoot应用

可以使用Maven插件或者Gradle插件将SpringBoot应用打包成可执行的JAR文件。

使用Maven插件打包：

mvn clean package

使用Gradle插件打包：

gradle clean build

#### 6.3.2 部署SpringBoot应用

可以将打包好的JAR文件直接使用Java命令运行，也可以将应用部署到容器中。

使用Java命令运行：

java -jar my-application.jar

部署到容器中，如Tomcat或者Jetty，请参考容器的具体部署方式。

### 6.4 使用Docker容器化部署

可以使用Docker将SpringBoot应用容器化，方便部署和管理。

首先，编写一个Dockerfile文件：

FROM openjdk:11-jre-slim
COPY my-application.jar /app/my-application.jar
CMD ["java", "-jar", "/app/my-application.jar"]

然后，构建Docker镜像：

docker build -t my-application .

最后，运行容器：

docker run -d -p 8080:8080 my-application

至此，您已经了解了SpringBoot的监控与部署相关的内容，以及如何使用Actuator进行应用的监控、配置健康检查和指标收集、打包和部署SpringBoot应用，以及如何使用Docker容器化部署。在实际项目中，应根据具体需求选择适合的监控和部署方式。