SpringBoot强化篇(一)--SpringBoot简介

SpringBoot

Spring Boot 是所有基于 Spring 开发的项目的起点。Spring Boot 的设计是为了让你尽可能快的跑起来 Spring 应用程序并且尽可能减少你的配置文件。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整合了项目需要的框架,我们要使用或添加某个框架时,只需要在pom中添加依赖即可由springboot帮我们将其整合进项目中。
https://start.spring.io可以生成项目
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idea可以通过工具直接创建springboot项目。

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特点

  • 为基于Spring的开发提供更快的入门体验
  • 开箱即用,没有代码生成,也无需XML配置。同时也可以修改默认值来满足特定的需求
  • 提供了一些大型项目中常见的非功能性特性,如嵌入式服务器、安全、指标,健康检测、外部配置等
  • SpringBoot不是对Spring功能上的增强,而是提供了一种快速使用Spring的方式

核心功能

  • 起步依赖
    起步依赖本质上是一个Maven项目对象模型(Project Object Model,POM),定义了对其他库的传递依赖,这些东西加在一起即支持某项功能。
    简单的说,起步依赖就是将具备某种功能的坐标打包到一起,并提供一些默认的功能。
  • 自动配置
    Spring Boot的自动配置是一个运行时(更准确地说,是应用程序启动时)的过程,考虑了众多因素,才决定Spring配置应该用哪个,不该用哪个。该过程是Spring自动完成的。

理解SpringBoot

Springboot是用来整合框架的,相当于车架
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入门SpringBoot

业务描述

在SpringBoot工程中,快速实现Bean对象的创建,配置和测试。

API设计分析

SpringBoot强化篇(一)--SpringBoot简介_第4张图片
第一步:创建一个DefaultCache类,存储到src/main/java目录,然后交给spring管理。

package com.cy.pj.common.cache;
/**
 * @Component 注解描述的类,表示此类交给Spring框架管理。
 */
@Component   
public class DefaultCache {}
@Component是Spring中用于描述Bean类的一个注解。用于告诉Spring这框架个类的实例由Spring创建,当此对象由Spring创建和管理时,默认会将对象存储到池(Bean池)中。

第二步:添加sringboot 测试类,进行bean的获取及测试,要放在src/test/java目录中:

package com.cy.pj.common.cache;
@SpringBootTest
public class DefaultCacheTests {// is a Object
     /**
     * @Autowired 注解描述的属性由spring框架按照一定规则为其注入值(赋值)
     * 赋值过程是怎样的?
     *  1)依赖查找?(请问查找规则是什么?)
     *  2)依赖注入?(需要借助什么技术?)
     */
   @Autowired
    private DefaultCache defaultCache;//has a
    @Test
    public void testCache() {
         //use a system
        System.out.println(defaultCache);
    }
}
@SpringBootTest 注解用于告诉spring框架,此测试类交给spring管理。
@Autowired注解描述属性时,用于告诉spring框架要为此属性注入一个值?(至于注入规则,后面课程慢慢加强)

项目结构分析

项目Module创建好以后,其代码结构分析,如图所示:

SpringBoot 项目启动分析

package com.cy;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
/**
 * @SpringBootApplication 注解用于描述springboot项目的启动类,由此注解描述的类为springboot入口对象,我们
 * 可以通过这个入口来启动springboot项目.这个入口类有什么特点吗?
 * 1)由@SpringBootApplication注解描述?(这样的启动类,在springboot项目中只能有一个)
 * 2)包一个main方法,在方法中来完成springboot项目的初始化?
 * * FAQ:请问初始化时springboot底层都会做什么?
 * 1)加载类(通过ClassLoader将指定位置的类读到内存->底层通过线程调用IO从磁盘读取到内存)
 * 2)对类进行分析(创建字节码对象-Class类型,通过反射获取器配置信息)
 * 3)对于指定配置(例如由spring特定注解描述)的对象存储其配置信息(借助BeanDefinition对象存储)
 * 4)基于BeanDefinition对象中class的配置构建类的实例(Bean对象),从进行bean对象的管理.
 * * 思考:浏览器中输入一个url(例如http://www.baidu.com)然后执行回车,底层会做点什么?
 * 1)将url发送给域名服务器(DNS),通过DNS解析域名获取一个IP地址(IP地址是网络中计算机的唯一标识)
 * 2)通过IP地址找到网络中的计算机服务器,再通过端口号定位到具体的web服务器(例如tomcat).(端口号是计算机中应用程序唯一标识)
 * 3)web服务器可以通过线程调用io读取网络中http协议中的数据,并对数据进行解析,然后封装到request对象.
4)web服务器调用JAVAEE规范中的对象(Filter,Servlet)处理请求.请求处理结束再响应一个结果传递到客户端.
 */
@SpringBootApplication
public class Application {
   public static void main(String[] args) {
      SpringApplication.run(Application.class, args);
 }
}

启动过程概要分析

SpringBoot工程启动时其简易初始化过程,如图所示:

在启动过程中底层做了哪些事情,大致描述如下:
1)基于配置加载类(通过ClassLoader将指定位置的类读到内存->底层通过线程调用IO从磁盘读取到内存)。
2)对类进行分析(创建字节码对象-Class类型,通过反射获取器配置信息)。
3)对于指定配置(例如由spring特定注解描述)的对象存储其配置信息(借助BeanDefinition对象存储)。
4)基于BeanDefinition对象中class的配置构建类的实例(Bean对象),并进行bean对象的管理(可能会存储到bean池)。

延迟加载

现在思考一个问题,对于ObjectPool这个类,假如项目启动以后,暂时不会用到这个池对象,是否有必要对其进行创建(默认是会创建的)?我们知道没必要,因为占用内存。那如何在启动时不创建此类对象呢?借助Spring框架提供的延迟加载特性进行实现。例如,我们可以在需要延迟加载的类上使用@Lazy注解进行描述,代码如下:

package com.cy.pj.common.pool;
@Lazy
@Component
public class ObjectPool{//假设此对象为一个对象池
    public ObjectPool(){//假设运行项目启动类,此构造方法执行了,说明此类对象构建了。
      Systemd.out.println("ObjectPool()")
    }
}

此时,我们再去运行运行启动类,检测ObjectPool对象是否创建了,假如没有创建,说明延迟加载生效了。此时,我们总结一下,什么对象适合使用延迟加载特性呢?大对象,稀少用(项目启动以后,暂时用不到)的对象。
注意:延迟加载并不是延迟对类进行加载,而是在启动时,暂时不创建类的实例。假如想看一下内存中的类是否被加载了,可以通过JVM参数进行检测,参数为-XX:+TraceClassLoading。

对象作用域分析

在实际的项目中内存中的对象有一些可能要反复应用很多次,有一些可能用完以后再也不用了或者说应用次数很少了。对于经常要重复使用的对象我可考虑存储到池中(例如交给spring框架进行管理),应用次数很少的对象那就没必要放到池中了,用完以后让它自己销毁就可以了。在Spring项目工程中为了对这样的对象进行设计和管理,提供了作用域特性的支持,具体应用:

package com.cy.pj.common.pool;
//一般池对象有什么特点?
//1)在JVM内存中会开辟一块相对比较大的空间
//2)在这块空间(存储结构:数组,链表,散列表)中存储一些对象
//3)基于“享元模式”设计思想,实现内存中对象的可重用性
//@Component
//@Lazy//延迟加载 又称为按需加载,描述的类的对象可以延迟创建()
//@Scope("singleton")//用与定义对象的作用域,默认为单例(Singleton)作用域(一个JVM内存中名字相同的Bean只能有一个-Key相同的Bean)
//@Scope("prototype")//表示多例作用域,此类实例与Lazy无关,默认何时需要何时创建,并且不会存储到spring的容器中
@Scope("singleton")
@Lazy
@Component
public class ObjectPool{//假设此对象为一个对象池
    public ObjectPool(){//假设运行项目启动类,此构造方法执行了,说明此类对象构建了。
      Systemd.out.println("ObjectPool()")
    }
}

其中,在上面的代码中,我们使用了@Scope注解对类进行描述,用于指定类的实例作用域。不写@Scope默认就是单例(singleton)作用域,这个作用域会配合延迟加载(@Lazy)特性使用,表示此类的实例在需要时可以创建一份并且将其存储到spring的容器中(Bean池),需要的时候从池中取,以实现对象的可重用。假如一些对象应用次数非常少,可以考虑不放入池中,进而使用@Scope("prototype")作用域对类进行描述,让此类的对象何时需要何时创建,用完以后,当此对象不可达了,则可以直接被GC系统销毁。

对象生命周期方法

程序中的每个对象都有生命周期,对象创建,初始化,应用,销毁的这个过程称之为对象的生命周期。在对象创建以后要初始化,应用完成以后要销毁时执行的一些方法,我们可以称之为生命周期方法。但不见得每个对象都会定义生命周期方法。在实际项目中往往一些池对象通常会定义这样的一些生命周期方法(例如连接池)。那这样的方法在spring工程中如何进行标识呢?通常要借助@PostConstruct和@PreDestroy注解对特定方法进行描述,例如:

package com.cy.pj.common.pool;
@Scope("singleton")
@Lazy
@Component
public class ObjectPool{//假设此对象为一个对象池
    public ObjectPool(){
      Systemd.out.println("ObjectPool()")
    }
    @PostConstruct
    public void init(){
       System.out.println("init()");
    }
    @PreDestroy
    public void destory(){
     System.out.println("destory()");
    }
}

其中:
1)@PostConstruct 注解描述的方法为生命周期初始化方法,在对象构建以后执行.
2)@PreDestroy 注解描述的方法为生命周期销毁方法,此方法所在的对象,假如存储到了spring容器,那这个对象在从spring容器移除之前会先执行这个生命周期销毁方法(prototype作用域对象不执行此方法).

SpringBoot 项目中的依赖注入过程分析

案例设计及分析

为了更好理解spring框架的底层注入机制,现在进行案例API设计,如图所示:

代码编写及测试分析

第一步:定义Cache接口,代码如下:

package com.cy.pj.common.cache;
public interface Cache {
 
}

第二步:定义Cache接口实现类SoftCache,代码如下:

package com.cy.pj.common.cache;
 
@Component
public class SoftCache implements Cache{

}

第三步:定义Cache接口实现类WeakCache,代码如下:

package com.cy.pj.common.cache;
 
@Component
public class WeakCache implements Cache{

}

第四步:定义CacheTests单元测试类,代码如下:

package com.cy;
import com.cy.pj.common.cache.Cache;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
@SpringBootTest
public class CacheTests {
    /**
 * @Autowired 描述属性,构造方法,set方法等,
 * 描述属性时,用于告诉spring框架,
 * 按属性类型从spring容器查找对应的对象进行赋值,
 * 假如找到一个类型的对象则使用反射技术直接赋值即可
 * 假如有多个还会按属性名字进行匹配查找(从spring容器中查找bean的名字与这个属性名相同)
 * 有相同名字的bean则直接注入,没有则抛异常.当然我们也可以指定哪个名字的bean对象
 * 此时需要借助@Qualifier来指定bean对象的名字
 */
 @Qualifier("softCache")//配合 @Autowired 注解使用,可以描述属性,构造方法,set方法等方法的参数
 @Autowired
 private Cache cache;
 @Test
 void testCache(){
        System.out.println(cache);
 }
}

其中,@Autowired由spring框架定义,用于描述类中属性或相关方法(例如构造方法)。Spring框架在项目运行时假如发现由他管理的Bean对象中有使用@Autowired注解描述的属性或方法,可以按照指定规则为属性赋值(DI)。其基本规则是:首先要检测容器中是否有与属性或方法参数类型相匹配的对象,假如有并且只有一个则直接注入。其次,假如检测到有多个,还会按照@Autowired描述的属性或方法参数名查找是否有名字匹配的对象,有则直接注入,没有则抛出异常。最后,假如我们有明确要求,必须要注入类型为指定类型,名字为指定名字的对象还可以使用@Qualifier注解对其属性或参数进行描述(此注解必须配合@Autowired注解使用)。

SpringBootBucket

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