解读 Spring Boot 核心知识点全览-51CTO.COM

在当今的软件开发领域，Spring Boot 犹如一颗璀璨的明星，散发着耀眼的光芒。它以其强大的功能和便捷的特性，成为了众多开发者的首选框架。当我们深入探究 Spring Boot 的世界，会发现其中蕴含着丰富而关键的核心知识点，这些知识点犹如构建大厦的基石，支撑着整个应用的高效运行。

为什么需要Spring boot

Spring框架是轻量级Java框架，他完全可以基于配置+一些POJO(简单的Java对象，不是JavaBean, EntityBean 或者 SessionBean，无需担任任何的角色)即可完成一套web服务器开发。尽管是轻量级，但是还是需要配置大量的xml，而Spring boot则将繁琐的配置全部封装起来，使得我们可以开箱即用。

相较于原生的Spring他有着如下优点：

可以非常方便的开发出Spring应用容器。
基于Spring boot开发应用的时间比Spring要少很多，生产力明显提高了。
可以非常方便集成其他Spring组件，例如Spring JDBC、Spring ORM等。
Spring boot内嵌了web容器，例如tomcat服务器，也可以改为jetty。
Spring boot内部提供的CLI命令行工具，例如java或者Groovy。
无需编写大量的xml配置文件。
Spring Boot 遵循“固执己见的默认配置”，以减少开发工作（默认配置可以修改）。
Spring boot内部也提供了许多的插件，例如Maven 或Gradle，使得我们的可以快速的开发或者测试Spring应用。

什么是Spring Boot Starters

原本我们开发web应用需要手动引入mvc、jackson等各种依赖，有了Starters之后，我们只需引入一个Starters依赖即可完成所有Spring web应用的配置，非常方便。

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

SpringBoot应用Starters基本的一共有44种，具体如下：

1）spring-boot-starter 这是Spring Boot的核心启动器，包含了自动配置、日志和YAML。

2）spring-boot-starter-actuator 帮助监控和管理应用。

3）spring-boot-starter-amqp 通过spring-rabbit来支持AMQP协议（Advanced Message Queuing Protocol）。

4）spring-boot-starter-aop 支持面向方面的编程即AOP，包括spring-aop和AspectJ。

5）spring-boot-starter-artemis 通过Apache Artemis支持JMS的API（Java Message Service API）。

6）spring-boot-starter-batch 支持Spring Batch，包括HSQLDB数据库。

7）spring-boot-starter-cache 支持Spring的Cache抽象。

8）spring-boot-starter-cloud-connectors 支持Spring Cloud Connectors，简化了在像Cloud Foundry或Heroku这样的云平台上连接服务。

9）spring-boot-starter-data-elasticsearch 支持ElasticSearch搜索和分析引擎，包括spring-data-elasticsearch。

10）spring-boot-starter-data-gemfire 支持GemFire分布式数据存储，包括spring-data-gemfire。

11）spring-boot-starter-data-jpa 支持JPA（Java Persistence API），包括spring-data-jpa、spring-orm、hibernate。

12）spring-boot-starter-data-MongoDB 支持MongoDB数据，包括spring-data-mongodb。

13）spring-boot-starter-data-rest 通过spring-data-rest-webmvc，支持通过REST暴露Spring Data数据仓库。

14）spring-boot-starter-data-solr 支持Apache Solr搜索平台，包括spring-data-solr。

15）spring-boot-starter-freemarker 支持FreeMarker模板引擎。

16）spring-boot-starter-groovy-templates 支持Groovy模板引擎。

17）spring-boot-starter-hateoas 通过spring-hateoas支持基于HATEOAS的RESTful Web服务。

18）spring-boot-starter-hornetq 通过HornetQ支持JMS。

19）spring-boot-starter-integration 支持通用的spring-integration模块。

20）spring-boot-starter-jdbc 支持JDBC数据库。

21）spring-boot-starter-jersey 支持Jersey RESTful Web服务框架。

22）spring-boot-starter-jta-atomikos 通过Atomikos支持JTA分布式事务处理。

23）spring-boot-starter-jta-bitronix 通过Bitronix支持JTA分布式事务处理。

24）spring-boot-starter-mail 支持javax.mail模块。

25）spring-boot-starter-mobile 支持spring-mobile。

26）spring-boot-starter-mustache 支持Mustache模板引擎。

27）spring-boot-starter-Redis 支持Redis键值存储数据库，包括spring-redis。

28）spring-boot-starter-security 支持spring-security。

29）spring-boot-starter-social-facebook 支持spring-social-facebook

30）spring-boot-starter-social-linkedin 支持pring-social-linkedin

31）spring-boot-starter-social-twitter 支持pring-social-twitter

32）spring-boot-starter-test 支持常规的测试依赖，包括JUnit、Hamcrest、Mockito以及spring-test模块。

33）spring-boot-starter-thymeleaf 支持Thymeleaf模板引擎，包括与Spring的集成。

34）spring-boot-starter-velocity 支持Velocity模板引擎。

35）spring-boot-starter-web S支持全栈式Web开发，包括Tomcat和spring-webmvc。

36）spring-boot-starter-websocket 支持WebSocket开发。

37）spring-boot-starter-ws 支持Spring Web Services。

Spring Boot应用启动器面向生产环境的还有2种，具体如下：

38）spring-boot-starter-actuator 增加了面向产品上线相关的功能，比如测量和监控。

39）spring-boot-starter-remote-shell 增加了远程ssh shell的支持。

最后，Spring Boot应用启动器还有一些替换技术的启动器，具体如下：

40）spring-boot-starter-jetty 引入了Jetty HTTP引擎（用于替换Tomcat）。

41）spring-boot-starter-log4j 支持Log4J日志框架。

42）spring-boot-starter-logging 引入了Spring Boot默认的日志框架Logback。

43）spring-boot-starter-tomcat 引入了Spring Boot默认的HTTP引擎Tomcat。

44）spring-boot-starter-undertow 引入了Undertow HTTP引擎（用于替换Tomcat）。

Spring Boot 支持哪些内嵌 Servlet

Spring支持的内嵌Servlet有3种：

Tomcat (这个是默认的容器)
Jetty
Undertow

正是因为Spring boot内嵌了web容器，使得我们启动web程序就像启动普通Java程序的一样方便，由于Spring boot默认使用的web容器是Tomcat ，如果我们想修改可以使用下面这种方式排除tomcat容器，再引入其他容器

<!--从Web启动器依赖中排除Tomcat-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>
<!--添加Jetty依赖-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-jetty</artifactId>
</dependency>

详解@SpringBootApplication 这个注解

这个注解我们完全可以通过源码就知道它大概做的实际，如下所示，可以看到SpringBootApplication 主要是由SpringBootConfiguration、EnableAutoConfiguration、ComponentScan构成。这三个注解分别是意思是：

SpringBootConfiguration内部有一个Configuration注解，所以它的意思是允许在上下文开启额外bean或者其他配置类。
EnableAutoConfiguration启用Spring boot自动配置机制。
ComponentScan自动扫描当前类的包下的所有被@Component (@Service,@Controller)注解的类。

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(
    excludeFilters = {@Filter(
    type = FilterType.CUSTOM,
    classes = {TypeExcludeFilter.class}
), @Filter(
    type = FilterType.CUSTOM,
    classes = {AutoConfigurationExcludeFilter.class}
)}
)
public @interface SpringBootApplication {
.....
}

Spring是如何启动的(重点)

总结一下大概有9个步骤:

创建监听，并准备监听。
容器环境预配置。
打印banner。
创建应用上下文即applicationContextFactory。
容器刷新前置处理:进行应用上下文各种配置初始化，拿到我们的启动类元信息生成BeanDefinition存入beanDefinitionMap中。
容器刷新，即走到Spring的IOC逻辑，手机配置、注解中的bean信息存入beanDefinitionMap，然后进行bean的创建和注入。
容器刷新后置处理，默认为空。
发出容器刷新结束事件ApplicationReadyEvent通知。
调用callRunners获取所有容器中的ApplicationRunner和CommandLineRunner的run方法并执行。

对应的我们给出源码即SpringApplication下的run方法，读者可参考上述流程阅读一下下面这段源码：

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
  //......
  // 1. 获取并启动监听
  SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
  listeners.starting(bootstrapContext, this.mainApplicationClass);
  try {
   ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
   //2. 项目环境environment 预配置
   ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, bootstrapContext, applicationArguments);
   configureIgnoreBeanInfo(environment);
   //打印banner，此时控制台会输出一个banner
   Banner printedBanner = printBanner(environment);
   //3. 创建Sring容器
   context = createApplicationContext();
   context.setApplicationStartup(this.applicationStartup);
   //4. 容器刷新前置处理，进行应用上下文各种配置信息初始化，并将当前启动类存入beanDefinitionMap中
   prepareContext(bootstrapContext, context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
   //5.刷新容器，这里会进行IOC相关操作
   refreshContext(context);
   //6. 容器刷新后置操作，默认空实现
   afterRefresh(context, applicationArguments);
   Duration timeTakenToStartup = Duration.ofNanos(System.nanoTime() - startTime);
   if (this.logStartupInfo) {
    new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), timeTakenToStartup);
   }
   // 7. 发出执行结束的ApplicationReadyEvent事件通知
   listeners.started(context, timeTakenToStartup);
   //8. 调用runner，完成启动后的特定命令
   callRunners(context, applicationArguments);
  }
  catch (Throwable ex) {
   //......
  }
  
  //9. 返回上下文
  return context;
 }

Spring Boot 的自动装配是如何实现的

关于spring自动装配的原理和使用，建议阅读笔者这篇文章，里面有详尽的分析和实践：

《Spring Boot 自动装配原理以及实践》

为什么会有yml格式的文件，和properties区别是什么

相比于properties，yml格式的文件结构更加清晰，更易于阅读和理解，但是缺点也很明显，因为格式的严格要求，很可能因为格式原因导致配置无法读取，以笔者为例，线上配置seata配置时明明注册地址，但是服务始终读取不到配置，导致启动失败，这种问题是肉眼无法观察的：

而且yml还有一个缺点即@PropertySource 这个注解无法读取yml格式的配置数据。

Spring Boot 常用的读取配置文件的方法

通过 @value 读取简单直观的配置：为了演示这种读取方式，我们可以在resource目录下建立一个 application.yml文件

配置文件内容为：

myConfig: 这个是helloworld配置的具体内容哦

后续如果我们希望获取到myConfig这个值的话，只需按照下面这种方式引入即可，注意value注解获取配置值的方式，Spring并不推荐使用。

 @Value("${myConfig}")
 private String value;

(1) 通过@ConfigurationProperties读取并与 bean 绑定：

这种方式相较于上面那种更加强大，可以与bean绑定，例如我们yml的配置文件内容如下(注意配置名称必须全小写，否则会报一些奇怪的错误)

myobj:
  name: out-side-config
  email: out-side-config@qq.com

那么我们就可以编写一个类，代码如下所示，使用ConfigurationProperties引入前缀为myobj的配置内容即可，该配置就会将myobj前缀下的所有配置和我们的类绑定

/**
 * 注意 yml配置文件不能有大写字母
 */
@ConfigurationProperties(prefix = "myobj")
public class MyObj {

    private String name;

    private String email;


    //......get、set
}

(2) @PropertySource读取指定的 properties 文件

有时候我们希望指定配置文件和类进行绑定，那么我们就可以使用PropertySource注解，例如我们在resource目录下有个student.properties文件，内容为：

name:xiaoming
no:18

我们只需使用PropertySource执行路径以及配置文件名，再配合value即可完成属性绑定。

@Component
@PropertySource("classpath:student.properties")
public class Student {

    @Value("${name}")
    private String name;
    @Value("${no}")
    private String no;


     //......get、set
}

Spring Boot 加载配置文件的优先级

大体来说优先考虑外部、properties或者yml指明profile的文件：

命令行参数。所有的配置都可以在命令行上进行指定。
操作系统环境变量。
jar包外部的application-{profile}.properties或带spring.profile的application.yml配置文件
jar包内部的application-{profile}.properties或带spring.profile的application.yml配置文件，再来加载不带profile。
jar包外部的application.properties或不带spring.profile的application.yml配置文件
jar包内部的application.properties或不带spring.profile的application.yml配置文件

常用的 Bean 映射工具有哪些

常见的是:MapStruct、ModelMapper、Dozer、Orika、JMapper 这几种吧。

最常用的还是MapStruct，它的工作原理也很简单，我们声明一个转换接口后，它会在编译期为了我们生成转换实现类的字节码文件。

对此我们不妨距离一下它的使用方式，首先引入版本号、依赖、插件。

版本号：

 <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
        <org.mapstruct.version>1.5.3.Final</org.mapstruct.version>
    </properties>

依赖：

<!--mapstruct依赖-->
        <dependency>
            <groupId>org.mapstruct</groupId>
            <artifactId>mapstruct</artifactId>
            <version>${org.mapstruct.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <version>1.18.12</version>
        </dependency>

插件：

            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <version>3.8.1</version>
                <configuration>
                    <source>1.8</source>
                    <target>1.8</target>
                    <annotationProcessorPaths>
                        <path>
                            <groupId>org.mapstruct</groupId>
                            <artifactId>mapstruct-processor</artifactId>
                            <version>${org.mapstruct.version}</version>
                        </path>
                    </annotationProcessorPaths>
                </configuration>
            </plugin>

例如我们现在有个Doctor 希望转为DoctorDTO类，代码如下所示：

public class Doctor {
    private Integer id;

    private String name;

    private String srcAddr;


    //......get、set
    }
}

DoctorDTO 类，可以看出地址的字段名为dstAddr，和上面的srcAddr有区别：

public class DoctorDTO {

    private Integer id;

    private String name;

    private String dstAddr;


    //......get、set
}

所以我们编写一个接口，如下所示，对于字段名不一样的，我们使用Mapping手动配置映射关系：

import org.mapstruct.Mapper;
import org.mapstruct.Mapping;
import org.mapstruct.factory.Mappers;


@Mapper
public interface DoctorMapper {

    DoctorMapper INSTANCE = Mappers.getMapper(DoctorMapper.class);

    /**
     * 会在编译期生成
     * @param doctor
     * @return
     */
    @Mapping(source = "srcAddr", target = "dstAddr")
    DoctorDTO toDTO(Doctor doctor);
}

测试代码，可以看到bean转换完成：

@Test
 public void testToDTO() {
  Integer doctorId = 15;
  String doctorName = "xiaoming";

  Doctor doctor = new Doctor();
  doctor.setId(doctorId);
  doctor.setName(doctorName);
  doctor.setSrcAddr("中国北京");

  DoctorDTO doctorDTO = DoctorMapper.INSTANCE.toDTO(doctor);

  // 输出结果 DoctorDTO{id=15, name='xiaoming', dstAddr='中国北京'}
        System.out.println(doctorDTO);
  assertEquals(doctorId, doctorDTO.getId());
  assertEquals(doctorName, doctorDTO.getName());
 }

通过源码我们可以看到这个接口的实现类会在编译器生成：

Spring Boot 如何监控系统实际运行状况

引入spring-boot-starter-actuator的依赖：

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

然后键入下面的地址即可查看对应端点的信息：http://localhost:8080/actuator

Spring Boot 如何做请求参数校验

有两种校验框架，一个是Hibernate Validator，还有一个是JSR(Java Specification Requests）校验，后者比较常用，无需引入特殊的依赖。就例如我们现在有个Person类，希望名字不为空，性别是是数字最大值为2，而email必须为邮箱格式，那么我们就可以基于JSR的注解进行说明。

public class Person {

    @NotNull(message = "姓名不可为空")
    @Size(max = 10, message = "姓名长度不可超过10位")
    private String name;

    @Max(value = 2, message = "性别最大值只能为2")
    private int sex;
    @Email(message = "邮箱格式不正确")
    private String email;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(int sex) {
        this.sex = sex;
    }

    public String getEmail() {
        return email;
    }

    public void setEmail(String email) {
        this.email = email;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", sex='" + sex + '\'' +
                ", email='" + email + '\'' +
                '}';
    }
}

当他作为controller的requestBody的参数时，用法如下所示：

 @PostMapping("/test/hello")
    public void hello(@Valid Person person) {
        logger.info("hello {}", person.getName());
    }

假如我们想校验路径参数时，我们只需在Controller上方加一个注解@Validated,然后对于路径参数加入校验注解Valid +校验规则注解即可即可。

@GetMapping("/test/hello2/{id}")
    public void hello2(@Valid @PathVariable("id") @Max(value = 5,message = "最大值为5") Integer  id) {
        logger.info("hello {}", id);
    }

补充一下常见的一些校验注解:

1. @NotEmpty 被注释的字符串的不能为 null 也不能为空
2. @NotBlank 被注释的字符串非 null，并且必须包含一个非空白字符
3. @Null 被注释的元素必须为 null
4. @NotNull 被注释的元素必须不为 null
5. @AssertTrue 被注释的元素必须为 true
6. @AssertFalse 被注释的元素必须为 false
7. @Pattern(regex=,flag=)被注释的元素必须符合指定的正则表达式
8. @Email 被注释的元素必须是 Email 格式。
9. @Min(value)被注释的元素必须是一个数字，其值必须大于等于指定的最小值
10. @Max(value)被注释的元素必须是一个数字，其值必须小于等于指定的最大值
11. @DecimalMin(value)被注释的元素必须是一个数字，其值必须大于等于指定的最小值
12. @DecimalMax(value) 被注释的元素必须是一个数字，其值必须小于等于指定的最大值
13. @Size(max=, min=)被注释的元素的大小必须在指定的范围内
14. @Digits(integer, fraction)被注释的元素必须是一个数字，其值必须在可接受的范围内
15. @Past被注释的元素必须是一个过去的日期
16. @Future 被注释的元素必须是一个将来的日期

如何使用 Spring Boot 进行全局异常处理

通过@ControllerAdvice将控制器声明为增强器，然后通过ExceptionHandler 对自己自己的异常进行处理。例如我们想处理所有控制器的BindException，代码如下所示：

/**
 * 统一异常处理、数据预处理等
 */
@ControllerAdvice
public class ControllerExceptionHandler {

    private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(ControllerExceptionHandler.class);

    /**
     * 校验异常统一处理
     * @param e
     * @return
     */
    @ExceptionHandler(value = BindException.class)
    @ResponseBody
    public CommonResp validExceptionHandler(BindException e) {
        CommonResp commonResp = new CommonResp();
        LOG.warn("参数校验失败：{}", e.getBindingResult().getAllErrors().get(0).getDefaultMessage());
        commonResp.setSuccess(false);
        commonResp.setMessage(e.getBindingResult().getAllErrors().get(0).getDefaultMessage());
        return commonResp;
    }


}

Spring Boot 中如何实现定时任务

首先在启动类中添加@EnableScheduling注解，然后编写一个定时任务bean，然后在定时任务的方法上添加@Scheduled注解：

@Component
@EnableAsync
//@EnableAsync 和 @Async 使定时任务并行执行
public class AsyncScheduledTasks {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(AsyncScheduledTasks.class);
    private static final SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");
    private List<Integer> index = Arrays.asList(6, 6, 2, 3);
    int i = 0;

    @Scheduled(fixedRate = 5000)
    @Async
    public void reportCurrentTimeWithFixedRate() {
        log.info("Current Thread : {}", Thread.currentThread().getName());

        if (i == 0) {
            log.info("Start time is {}", dateFormat.format(new Date()));
        }
        if (i < 4) {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(index.get(i));
                log.info("Fixed Rate Task : The time is now {}", dateFormat.format(new Date()));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            i++;
        }
    }

}