什么是Spring
Spring是一个开源框架,2003 年兴起的一个轻量级的Java 开发框架,作者:Rod Johnson 。
Spring是为了解决企业级应用开发的复杂性而创建的,简化开发。
Spring是如何简化Java开发的
为了降低Java开发的复杂性,Spring采用了以下4种关键策略:
1、基于POJO的轻量级和最小侵入性编程;
2、通过IOC,依赖注入(DI)和面向接口实现松耦合;
3、基于切面(AOP)和惯例进行声明式编程;
4、通过切面和模版减少样式代码;
什么是SpringBoot
学过javaweb的同学就知道,开发一个web应用,从最初开始接触Servlet结合Tomcat, 跑出一个Hello Wolrld程序,是要经历特别多的步骤; 后来就用了框架Struts,再后来是SpringMVC,到了现在的SpringBoot,过一两年又会有其他web框架出现;不知道你们有没经历过框架不断的演进,然后自己开发项目所有的技术也再不断的变化、改造,反正我是都经历过了,哈哈。言归正传,什么是SpringBoot呢,就是一个javaweb的开发框架,和SpringMVC类似,对比其他javaweb框架的好处,官方说是简化开发,约定大于配置, you can "just run",能迅速的开发web应用,几行代码开发一个http接口。
所有的技术框架的发展似乎都遵循了一条主线规律:从一个复杂应用场景 衍生 一种规范框架,人们只需要进行各种配置而不需要自己去实现它,这时候强大的配置功能成了优点;发展到一定程度之后,人们根据实际生产应用情况,选取其中实用功能和设计精华,重构出一些轻量级的框架;之后为了提高开发效率,嫌弃原先的各类配置过于麻烦,于是开始提倡“约定大于配置”,进而衍生出一些一站式的解决方案。
是的这就是Java企业级应用->J2EE->spring->springboot的过程。
随着 Spring 不断的发展,涉及的领域越来越多,项目整合开发需要配合各种各样的文件,慢慢变得不那么易用简单,违背了最初的理念,甚至人称配置地狱。Spring Boot 正是在这样的一个背景下被抽象出来的开发框架,目的为了让大家更容易的使用 Spring 、更容易的集成各种常用的中间件、开源软件;
Spring Boot 基于 Spring 开发,Spirng Boot 本身并不提供 Spring 框架的核心特性以及扩展功能,只是用于快速、敏捷地开发新一代基于 Spring 框架的应用程序。也就是说,它并不是用来替代 Spring 的解决方案,而是和 Spring 框架紧密结合用于提升 Spring 开发者体验的工具。Spring Boot 以约定大于配置的核心思想,默认帮我们进行了很多设置,多数 Spring Boot 应用只需要很少的 Spring 配置。同时它集成了大量常用的第三方库配置(例如 Redis、MongoDB、Jpa、RabbitMQ、Quartz 等等),Spring Boot 应用中这些第三方库几乎可以零配置的开箱即用,
简单来说就是SpringBoot其实不是什么新的框架,它默认配置了很多框架的使用方式,就像maven整合了所有的jar包,spring boot整合了所有的框架 。
Spring Boot 出生名门,从一开始就站在一个比较高的起点,又经过这几年的发展,生态足够完善,Spring Boot 已经当之无愧成为 Java 领域最热门的技术。
Spring Boot的主要优点:
- 为所有Spring开发者更快的入门
- 开箱即用,提供各种默认配置来简化项目配置
- 内嵌式容器简化Web项目
- 没有冗余代码生成和XML配置的要求
使用 Spring Boot 到底有多爽,用下面这幅图来表达
微服务
什么是微服务?
微服务是一种架构风格,它要求我们在开发一个应用的时候,这个应用必须构建成一系列小服务的组合;可以通过http的方式进行互通。要说微服务架构,先得说说过去我们的单体应用架构。
单体应用架构
所谓单体应用架构(all in one)是指,我们将一个应用的中的所有应用服务都封装在一个应用中。
无论是ERP、CRM或是其他什么系统,你都把数据库访问,web访问,等等各个功能放到一个war包内。
- 这样做的好处是,易于开发和测试;也十分方便部署;当需要扩展时,只需要将war复制多份,然后放到多个服务器上,再做个负载均衡就可以了。
- 单体应用架构的缺点是,哪怕我要修改一个非常小的地方,我都需要停掉整个服务,重新打包、部署这个应用war包。特别是对于一个大型应用,我们不可能吧所有内容都放在一个应用里面,我们如何维护、如何分工合作都是问题。
微服务架构
all in one的架构方式,我们把所有的功能单元放在一个应用里面。然后我们把整个应用部署到服务器上。如果负载能力不行,我们将整个应用进行水平复制,进行扩展,然后在负载均衡。
所谓微服务架构,就是打破之前all in one的架构方式,把每个功能元素独立出来。把独立出来的功能元素的动态组合,需要的功能元素才去拿来组合,需要多一些时可以整合多个功能元素。所以微服务架构是对功能元素进行复制,而没有对整个应用进行复制。
这样做的好处是:
- 节省了调用资源。
- 每个功能元素的服务都是一个可替换的、可独立升级的软件代码。
Martin Flower 于 2014 年 3 月 25 日写的《Microservices》,详细的阐述了什么是微服务。
- 原文地址:http://martinfowler.com/articles/microservices.html
- 翻译:https://www.cnblogs.com/liuning8023/p/4493156.html
如何构建微服务
一个大型系统的微服务架构,就像一个复杂交织的神经网络,每一个神经元就是一个功能元素,它们各自完成自己的功能,然后通过http相互请求调用。比如一个电商系统,查缓存、连数据库、浏览页面、结账、支付等服务都是一个个独立的功能服务,都被微化了,它们作为一个个微服务共同构建了一个庞大的系统。如果修改其中的一个功能,只需要更新升级其中一个功能服务单元即可。
但是这种庞大的系统架构给部署和运维带来很大的难度。于是,spring为我们带来了构建大型分布式微服务的全套、全程产品:
- 构建一个个功能独立的微服务应用单元,可以使用springboot,可以帮我们快速构建一个应用;
- 大型分布式网络服务的调用,这部分由spring cloud来完成,实现分布式;
- 在分布式中间,进行流式数据计算、批处理,我们有spring cloud data flow。
- spring为我们想清楚了整个从开始构建应用到大型分布式应用全流程方案。
HelloWorld
准备工作
我们将学习如何快速的创建一个Spring Boot应用,并且实现一个简单的Http请求处理。通过这个例子对Spring Boot有一个初步的了解,并体验其结构简单、开发快速的特性。
我的环境准备:
- java version "1.8.0_181"
- Maven-3.6.1
- SpringBoot 2.x 最新版
开发工具:
- IDEA
创建基础项目
Spring官方提供了非常方便的工具
Spring Initializr:https://start.spring.io/ 来帮助我们创建Spring Boot应用。
【目标一:使用Spring Initializr页面创建项目】
步骤:
- 打开 https://start.spring.io/
- 填写项目信息
- 点击”Generate Project“按钮生成项目;下载此项目
- 解压项目包,并用编译器以Maven项目导入,以IntelliJ IDEA为例:
- 导入这个Maven项目,一路下一步即可,直到项目导入完毕。如果是第一次使用,可能速度会比较慢,需要耐心等待一切就绪
项目结构分析
通过上面步骤完成了基础项目的创建。就会自动生成以下文件。
- 程序的主程序类
- 一个 application.properties或者是application.yml 配置文件
- 一个测试类
生成的DemoApplication
和测试包下的DemoApplicationTests
类都可以直接运行来启动当前创建的项目,由于目前该项目未配合任何数据访问或Web模块,程序会在加载完Spring之后结束运行。
pom.xml 分析
打开pom.xml
,看看Spring Boot项目的依赖:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<parent>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
<version>2.1.9.RELEASE</version>
<relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
</parent>
<groupId>com.kuang</groupId>
<artifactId>springboot-01-helloworld</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
<name>springboot-01-helloworld</name>
<description>springboot-01-helloworld</description>
<properties>
<java.version>1.8</java.version>
</properties>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
<scope>test</scope>
</dependency>
</dependencies>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
</plugin>
</plugins>
</build>
</project>
如上所示,主要有四个部分:
- 项目元数据信息:创建时候输入的Project Metadata部分,也就是Maven项目的基本元素,包括:groupId、artifactId、version、name、description等
- parent:继承
spring-boot-starter-parent
的依赖管理,控制版本与打包等内容 - dependencies:项目具体依赖,这里包含了
spring-boot-starter-web
用于实现HTTP接口(该依赖中包含了Spring MVC),官网对它的描述是:使用Spring MVC构建Web(包括RESTful)应用程序的入门者,使用Tomcat作为默认嵌入式容器。;spring-boot-starter-test
用于编写单元测试的依赖包。更多功能模块的使用我们将在后面逐步展开。 - build:构建配置部分。默认使用了
spring-boot-maven-plugin
,配合spring-boot-starter-parent
就可以把Spring Boot应用打包成JAR来直接运行。
编写HTTP接口
- 在主程序的同级目录下,新建一个controller包【一定要在同级目录下,否则识别不到】
-
在包中新建一个Controller类
package com.kuang.springboot.controller; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController; @RestController public class HelloController { @RequestMapping("/hello") public String hello() { return "Hello World"; } }
-
编写完毕后,从主程序启动项目,浏览器发起请求,看页面返回;
- 控制台输出了SpringBoot 的 banner
- 控制条输出了 Tomcat 访问的端口号!
- 访问 hello 请求,字符串成功返回!
- 将项目打成jar包
- 打成了jar包后,就可以在任何地方运行了!OK
小结
- 简单几步,就完成了一个web接口的开发,SpringBoot就是这么简单。所以我们常用它来建立我们的微服务项目!
彩蛋
如何更改启动时显示的字符拼成的字母,SpringBoot呢?
点击这个链接 ,直接输入要生成的字母,系统会自动转换,然后复制下面转换好的字符;
到项目下的 resources 目录下新建一个txt文件就可以,banner.txt
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| \\ / | / \\
| \\/ | / \\
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|\\ /| | | ( ) | |
| \\ / | | | ( ) | |
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| / \\ | / NASA | . | NASA \\
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然后重启试试吧!
使用IDEA快速构建项目
之前,我们在官网上直接快速构建了一个springboot项目,IDEA也可以做到,我们来看下具体步骤:
- 创建一个新项目
- 选择spring initalizr , 可以看到默认就是去官网的快速构建工具那里实现
- 填写项目信息
- 选择初始化的组件
- 填写项目路径
- 等待项目构建成功
- 我们在SpringBootApplication的同路径下,建一个包 controller ,建立一个类HelloSpringBoot
-
编写代码
//@RestController 的意思就是 Controller 里面的方法都以 json 格式输出 @RestController public class HelloSpringBoot { @RequestMapping("/hello") public String hello(){ return "Hello,SpringBoot!"; } }
- 启动主程序,打开浏览器访问 http://localhost:8080/hello,就可以看到效果了!
我们在之后的学习中,直接使用IDEA创建项目即可,方便快捷!这么简单的东西背后一定有故事,我们之后去进行一波源码分析!
运行原理探究
pom.xml
我们之前写的HelloSpringBoot,到底是怎么运行的呢,我们来看pom.xml文件
其中它主要是依赖一个父项目
<parent>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
<version>2.1.9.RELEASE</version>
<relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
</parent>
进入父项目
<parent>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
<version>2.1.9.RELEASE</version>
<relativePath>../../spring-boot-dependencies</relativePath>
</parent>
这里才是真正管理SpringBoot应用里面所有依赖版本的地方,SpringBoot的版本控制中心;
以后我们导入依赖默认是不需要写版本;但是如果导入的包没有在依赖中管理着就需要手动配置版本了;
启动器
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
springboot-boot-starter:就是spring-boot的场景启动器
spring-boot-starter-web 帮我们导入了web模块正常运行所依赖的组件;
SpringBoot将所有的功能场景都抽取出来,做成一个个的starter (启动器),只需要在项目中引入这些starter即可,所有相关的依赖都会导入进来 , 我们要用什么功能就导入什么样的场景启动器即可 ;
主程序
//@SpringBootApplication 来标注一个主程序类 , 说明这是一个Spring Boot应用
@SpringBootApplication
public class Springboot01HelloworldApplication {
public static void main(String[] args) {
//将SpringBoot应用启动起来
SpringApplication.run(Springboot01HelloworldApplication.class, args);
}
}
但是一个简单的启动类并不简单!我们来分析一下这些注解都干了什么
1、@SpringBootApplication
意义:SpringBoot应用标注在某个类上说明这个类是SpringBoot的主配置类 , SpringBoot就应该运行这个类的main方法来启动SpringBoot应用;
进入这个注解:可以看到上面还有很多其他注解!
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(
excludeFilters = {@Filter(
type = FilterType.CUSTOM,
classes = {TypeExcludeFilter.class}
), @Filter(
type = FilterType.CUSTOM,
classes = {AutoConfigurationExcludeFilter.class}
)}
)
public @interface SpringBootApplication {
//.....
}
2、@ComponentScan
这个注解在Spring中很重要 , 它对应XML配置中的元素。@ComponentScan的功能就是自动扫描并加载符合条件的组件或者bean , 将这个bean定义加载到IOC容器中 ;
3、@SpringBootConfiguration
意义:SpringBoot的配置类 ;标注在某个类上 , 表示这是一个SpringBoot的配置类;
我们继续进去这个注解查看
@Configuration //点进去得到下面的 @Component
public @interface SpringBootConfiguration {
}
@Component
public @interface Configuration {
}
@Configuration:配置类上来标注这个注解,说明这是一个配置类 ,配置类---即----配置文件;
我们继续点进去,发现配置类也是容器中的一个组件。@Component 。这就说明,启动类本身也是Spring中的一个组件而已,负责启动应用!
4、@EnableAutoConfiguration
我们回到 SpringBootApplication 注解中继续看。
@EnableAutoConfiguration :开启自动配置功能
以前我们需要自己配置的东西,而现在SpringBoot可以自动帮我们配置 ; @EnableAutoConfiguration告诉SpringBoot开启自动配置功能,这样自动配置才能生效;
我们点击去查看。发现注解@AutoConfigurationPackage : 自动配置包
@AutoConfigurationPackage //自动配置包
@Import({AutoConfigurationImportSelector.class}) //导入哪些组件的选择器
public @interface EnableAutoConfiguration {
}
再点进去看到一个 @Import({Registrar.class})
@Import({Registrar.class})
public @interface AutoConfigurationPackage {
}
@import :Spring底层注解@import , 给容器中导入一个组件
Registrar.class 将主配置类 【即@SpringBootApplication标注的类】的所在包及包下面所有子包里面的所有组件扫描到Spring容器 ;
退到上一步,继续看:@Import({AutoConfigurationImportSelector.class}) :给容器导入组件 ;
AutoConfigurationImportSelector : 自动配置导入选择器,那么它会导入哪些组件的选择器呢? ;
我们点击去这个类看源码:
-
这个类中有一个这样的方法
// 获得候选的配置 protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) { //这里的getSpringFactoriesLoaderFactoryClass()方法 //返回的就是我们最开始看的启动自动导入配置文件的注解类;EnableAutoConfiguration List<String> configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(this.getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(), this.getBeanClassLoader()); Assert.notEmpty(configurations, "No auto configuration classes found in META-INF/spring.factories. If you are using a custom packaging, make sure that file is correct."); return configurations; }
-
这个方法又调用了 SpringFactoriesLoader 类的静态方法!我们进入SpringFactoriesLoader类loadFactoryNames() 方法
public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, @Nullable ClassLoader classLoader) { String factoryClassName = factoryClass.getName(); //这里它又调用了 loadSpringFactories 方法 return (List)loadSpringFactories(classLoader).getOrDefault(factoryClassName, Collections.emptyList()); }
-
我们继续点击查看 loadSpringFactories 方法
private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(@Nullable ClassLoader classLoader) { //获得classLoader , 我们返回可以看到这里得到的就是EnableAutoConfiguration标注的类本身 MultiValueMap<String, String> result = (MultiValueMap)cache.get(classLoader); if (result != null) { return result; } else { try { //去获取一个资源 "META-INF/spring.factories" Enumeration<URL> urls = classLoader != null ? classLoader.getResources("META-INF/spring.factories") : ClassLoader.getSystemResources("META-INF/spring.factories"); LinkedMultiValueMap result = new LinkedMultiValueMap(); //将读取到的资源遍历,封装成为一个Properties while(urls.hasMoreElements()) { URL url = (URL)urls.nextElement(); UrlResource resource = new UrlResource(url); Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource); Iterator var6 = properties.entrySet().iterator(); while(var6.hasNext()) { Entry<?, ?> entry = (Entry)var6.next(); String factoryClassName = ((String)entry.getKey()).trim(); String[] var9 = StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String)entry.getValue()); int var10 = var9.length; for(int var11 = 0; var11 < var10; ++var11) { String factoryName = var9[var11]; result.add(factoryClassName, factoryName.trim()); } } } cache.put(classLoader, result); return result; } catch (IOException var13) { throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [META-INF/spring.factories]", var13); } } }
- 我们根据源头打开spring.factories的配置文件 , 看到了很多自动配置的文件;这就是自动配置根源所在!
WebMvcAutoConfiguration
我们在上面的自动配置类随便找一个打开看看,比如 : WebMvcAutoConfiguration
可以看到这些一个个的都是JavaConfig配置类,而且都注入了一些Bean,可以找一些自己认识的类,看着熟悉一下!
所以,自动配置真正实现是从classpath中搜寻所有的META-INF/spring.factories
配置文件 ,并将其中对应的 org.springframework.boot.autoconfigure. 包下的配置项,通过反射实例化为对应标注了 @Configuration的JavaConfig形式的IOC容器配置类 , 然后将这些都汇总成为一个实例并加载到IOC容器中。
结论:
- SpringBoot在启动的时候从类路径下的META-INF/spring.factories中获取EnableAutoConfiguration指定的值
- 将这些值作为自动配置类导入容器 , 自动配置类就生效 , 帮我们进行自动配置工作;
- 以前我们需要自己配置的东西 , 自动配置类都帮我们解决了
- 整个J2EE的整体解决方案和自动配置都在springboot-autoconfigure的jar包中;
- 它将所有需要导入的组件以全类名的方式返回 , 这些组件就会被添加到容器中 ;
- 它会给容器中导入非常多的自动配置类 (xxxAutoConfiguration), 就是给容器中导入这个场景需要的所有组件 , 并配置好这些组件 ;
- 有了自动配置类 , 免去了我们手动编写配置注入功能组件等的工作;
Run
我最初以为就是运行了一个main方法,没想到却开启了一个服务;
@SpringBootApplication
public class SpringbootDemo02Application {
public static void main(String[] args) {
//该方法返回一个ConfigurableApplicationContext对象
//参数一:应用入口的类 参数类:命令行参数
SpringApplication.run(SpringbootDemo02Application.class, args);
}
}
SpringApplication.run分析
分析该方法主要分两部分,一部分是SpringApplication的实例化,二是run方法的执行;
SpringApplication
这个类主要做了以下四件事情
- 推断应用的类型是普通的项目还是Web项目
- 查找并加载所有可用初始化器 , 设置到initializers属性中
- 找出所有的应用程序监听器,设置到listeners属性中
- 推断并设置main方法的定义类,找到运行的主类
查看构造器
public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class... primarySources) {
this.sources = new LinkedHashSet();
this.bannerMode = Mode.CONSOLE;
this.logStartupInfo = true;
this.addCommandLineProperties = true;
this.addConversionService = true;
this.headless = true;
this.registerShutdownHook = true;
this.additionalProfiles = new HashSet();
this.isCustomEnvironment = false;
this.resourceLoader = resourceLoader;
Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
this.primarySources = new LinkedHashSet(Arrays.asList(primarySources));
this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
this.setInitializers(this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
this.setListeners(this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
this.mainApplicationClass = this.deduceMainApplicationClass();
}