使用 Spring Boot 如何快速进行 Web 微服务开发?

Spring Boot已成为当今最流行的微服务开发框架,本文是如何使用Spring Boot快速开始Web微服务开发的指南,我们将创建一个可运行的包含内嵌Web容器(默认使用的是Tomcat)的可运行jar包。

传统的Spring应用程序需要配置大量的XML文件才能运行,而使用Spring Boot只需极少的配置,就可以快速获得一个正常运行的Spring应用程序,而这些配置使用的都是注解的形式,不需要再配置XML。

与Go语言的应用不同,我们知道所有的Java Web应用都必须放在Servlet容器中(不是像Docker容器的那种容器),如Tomcat、Jetty等。Servlet容器被定位为托管Web应用程序的高可用组件,关于Servlet的教程请参考Servlet教程 | runoob.com。

使用Java构建微服务并发布到Kubernetes平台

Java作为多年的编程语言届的No.1(使用人数最多,最流行),使用它来构建微服务的人不计其数,Java的微服务框架Spring中的Spring Boot和Spring Cloud已成为当前最流行的微服务框架。

下面是Sping技术栈所包含的技术框架图。

当然,如果在Kubernetes中运行Java语言构建的微服务应用,我们不会使用上图中所有的技术,本节将主要讲解如何使用Spring Boot构建微服务应用。

下图是Spring Boot的一些知识点。

Spring Boot是Spring框架的一部分,关于Spring的核心技术请参考Spring core technologies - spring.io

Spring的基本原理

Spring是一套Java开发框架,框架的作用就是为了减少代码的冗余和模块之间的耦合,使代码逻辑更加清晰,主要是用了AOP(Aspect Oriented Programming,面向切面编程)和IoC(Inversion of Control,控制反转)容器的思想,其中AOP是利用了Java的反射机制实现的。为了便于理解AOP可以参考一个简单的Spring的AOP例子

准备环境

在开始Spring Boot开发之前,需要先确认您的电脑上已经有以下环境:

  • JDK8
  • Maven3.0+
  • Intellij IDEA

JDK最好使用JDK8版本,Maven和IDEA的安装都十分简单,Maven的仓库配置有必要说一下。

配置Maven

在安装好Maven之后,默认的~/.m2目录下是没有maven仓库配置文件settings.xml的,默认使用的是官方的仓库,访问速度会非常慢,我们需要配置下国内的仓库。

创建~/.m2/settings.xml文件,文件内容如下:

<?xml version="1.0"?> <settings>   <mirrors>         <mirror>             <id>alimaven</id>             <name>aliyun maven</name>             <url>http://maven.aliyun.com/nexus/content/groups/public/</url>             <mirrorOf>central</mirrorOf>         </mirror>   </mirrors>   <profiles>     <profile>        <id>nexus</id>         <repositories>             <repository>                 <id>nexus</id>                 <name>local private nexus</name>                 <url>http://maven.oschina.net/content/groups/public/</url>                 <releases>                     <enabled>true</enabled>                 </releases>                 <snapshots>                     <enabled>false</enabled>                 </snapshots>             </repository>         </repositories>          <pluginRepositories>             <pluginRepository>             <id>nexus</id>             <name>local private nexus</name>             <url>http://maven.oschina.net/content/groups/public/</url>             <releases>                 <enabled>true</enabled>             </releases>             <snapshots>                 <enabled>false</enabled>             </snapshots>             </pluginRepository>         </pluginRepositories>     </profile></profiles> </settings> 

其中使用的是阿里云的mirror,国内的下载速度非常快。

创建第一个Spring Boot应用

我们可以使用以下两种方式创建Spring Boot应用:

  • springboot
  • maven

使用springboot命令创建Spring Boot应用

首先需要安装springboot命令行工具。

brew tap pivotal/tap brew install springboot 

使用下面的命令创建应用。

spring init --build maven --groupId com.example --version 0.0.1-SNAPSHOT --java-version 1.8 --dependencies web --name myproject myproject 
  • --build使用maven编译或者是gradle
  • --groupId--version与maven的pom.xml中的设置对应
  • --dependencies可以指定多个,如webjpasecurity等starter

执行上述命令后,将创建如下的目录结构:

. └── myproject     ├── mvnw     ├── mvnw.cmd     ├── pom.xml     └── src         ├── main         │   ├── java         │   │   └── com         │   │       └── example         │   │           └── myproject         │   │               └── MyprojectApplication.java         │   └── resources         │       ├── application.properties         │       ├── static         │       └── templates         └── test             └── java                 └── com                     └── example                         └── myproject                             └── MyprojectApplicationTests.java  15 directories, 6 files 

运行默认的示例应用。

mvn spring-boot:run 

第一次运行需要下载依赖包所以会比较耗费时间,以后每次编译运行速度就会很快。

在浏览器中访问localhost:8080将看到如下输出:

Whitelabel Error Page This application has no explicit mapping for /error, so you are seeing this as a fallback.  Mon Mar 12 16:26:42 CST 2018 There was an unexpected error (type=Not Found, status=404). No message available 

使用Maven创建Spring Boot应用

使用Maven创建Spring Boot应用需要执行以下步骤:

  1. 创建Maven工程所需的pom.xml文件
  2. 生成Maven工程
  3. 编译打包发布

创建pom.xml

为Maven项目构建创建pom.xml文件,内容如下:

<?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 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">     <modelVersion>4.0.0</modelVersion>      <groupId>com.example</groupId>     <artifactId>myproject</artifactId>     <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>      <parent>         <groupId>org.springframework.boot</groupId>         <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>         <version>1.4.1.BUILD-SNAPSHOT</version>     </parent>      <repositories>         <repository>             <id>spring-snapshots</id>             <url>http://repo.spring.io/snapshot</url>             <snapshots><enabled>true</enabled></snapshots>         </repository>         <repository>             <id>spring-milestones</id>             <url>http://repo.spring.io/milestone</url>         </repository>     </repositories>     <pluginRepositories>         <pluginRepository>             <id>spring-snapshots</id>             <url>http://repo.spring.io/snapshot</url>         </pluginRepository>         <pluginRepository>             <id>spring-milestones</id>             <url>http://repo.spring.io/milestone</url>         </pluginRepository>     </pluginRepositories>     <!-- 添加classpath依赖 -->     <dependencies>         <dependency>             <groupId>org.springframework.boot</groupId>             <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>         </dependency>         <!-- 开发者工具,当classpath下有文件更新自动触发应用重启 -->         <dependency>             <groupId>org.springframework.boot</groupId>             <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>             <optional>true</optional>         </dependency>     </dependencies>     <!-- maven编译插件,用于创建可执行jar包 -->     <build>         <plugins>             <plugin>                 <groupId>org.springframework.boot</groupId>                 <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>             </plugin>         </plugins>     </build> </project> 

现在执行mvn dependency:tree可以看到项目中的依赖关系。

com.example:myproject:jar:0.0.1-SNAPSHOT \- org.springframework.boot:spring-boot-starter-web:jar:1.4.1.BUILD-SNAPSHOT:compile    +- org.springframework.boot:spring-boot-starter:jar:1.4.1.BUILD-SNAPSHOT:compile    |  +- org.springframework.boot:spring-boot:jar:1.4.1.BUILD-SNAPSHOT:compile    |  +- org.springframework.boot:spring-boot-autoconfigure:jar:1.4.1.BUILD-SNAPSHOT:compile    |  +- org.springframework.boot:spring-boot-starter-logging:jar:1.4.1.BUILD-SNAPSHOT:compile    |  |  +- ch.qos.logback:logback-classic:jar:1.1.7:compile    |  |  |  +- ch.qos.logback:logback-core:jar:1.1.7:compile    |  |  |  \- org.slf4j:slf4j-api:jar:1.7.21:compile    |  |  +- org.slf4j:jcl-over-slf4j:jar:1.7.21:compile    |  |  +- org.slf4j:jul-to-slf4j:jar:1.7.21:compile    |  |  \- org.slf4j:log4j-over-slf4j:jar:1.7.21:compile    |  +- org.springframework:spring-core:jar:4.3.3.RELEASE:compile    |  \- org.yaml:snakeyaml:jar:1.17:runtime    +- org.springframework.boot:spring-boot-starter-tomcat:jar:1.4.1.BUILD-SNAPSHOT:compile    |  +- org.apache.tomcat.embed:tomcat-embed-core:jar:8.5.5:compile    |  +- org.apache.tomcat.embed:tomcat-embed-el:jar:8.5.5:compile    |  \- org.apache.tomcat.embed:tomcat-embed-websocket:jar:8.5.5:compile    +- org.hibernate:hibernate-validator:jar:5.2.4.Final:compile    |  +- javax.validation:validation-api:jar:1.1.0.Final:compile    |  +- org.jboss.logging:jboss-logging:jar:3.3.0.Final:compile    |  \- com.fasterxml:classmate:jar:1.3.1:compile    +- com.fasterxml.jackson.core:jackson-databind:jar:2.8.3:compile    |  +- com.fasterxml.jackson.core:jackson-annotations:jar:2.8.3:compile    |  \- com.fasterxml.jackson.core:jackson-core:jar:2.8.3:compile    +- org.springframework:spring-web:jar:4.3.3.RELEASE:compile    |  +- org.springframework:spring-aop:jar:4.3.3.RELEASE:compile    |  +- org.springframework:spring-beans:jar:4.3.3.RELEASE:compile    |  \- org.springframework:spring-context:jar:4.3.3.RELEASE:compile    \- org.springframework:spring-webmvc:jar:4.3.3.RELEASE:compile       \- org.springframework:spring-expression:jar:4.3.3.RELEASE:compile 

这其中包括Tomcat web服务器和Spring Boot自身。

Spring Boot 推荐的基础 POM 文件

名称

说明

spring-boot-starter

核心 POM,包含自动配置支持、日志库和对 YAML 配置文件的支持。

spring-boot-starter-amqp

通过 spring-rabbit 支持 AMQP。

spring-boot-starter-aop

包含 spring-aop 和 AspectJ 来支持面向切面编程(AOP)。

spring-boot-starter-batch

支持 Spring Batch,包含 HSQLDB。

spring-boot-starter-data-jpa

包含 spring-data-jpa、spring-orm 和 Hibernate 来支持 JPA。

spring-boot-starter-data-mongodb

包含 spring-data-mongodb 来支持 MongoDB。

spring-boot-starter-data-rest

通过 spring-data-rest-webmvc 支持以 REST 方式暴露 Spring Data 仓库。

spring-boot-starter-jdbc

支持使用 JDBC 访问数据库。

spring-boot-starter-security

包含 spring-security。

spring-boot-starter-test

包含常用的测试所需的依赖,如 JUnit、Hamcrest、Mockito 和 spring-test 等。

spring-boot-starter-velocity

支持使用 Velocity 作为模板引擎。

spring-boot-starter-web

支持 Web 应用开发,包含 Tomcat 和 spring-mvc。

spring-boot-starter-websocket

支持使用 Tomcat 开发 WebSocket 应用。

spring-boot-starter-ws

支持 Spring Web Services。

spring-boot-starter-actuator

添加适用于生产环境的功能,如性能指标和监测等功能。

spring-boot-starter-remote-shell

添加远程 SSH 支持。

spring-boot-starter-jetty

使用 Jetty 而不是默认的 Tomcat 作为应用服务器。

spring-boot-starter-log4j

添加 Log4j 的支持。

spring-boot-starter-logging

使用 Spring Boot 默认的日志框架 Logback。

spring-boot-starter-tomcat

使用 Spring Boot 默认的 Tomcat 作为应用服务器。

所有这些 POM 依赖的好处在于为开发 Spring 应用提供了一个良好的基础。Spring Boot 所选择的第三方库是经过考虑的,比较适合产品开发的选择。但是 Spring Boot 也提供了不同的选项,比如日志框架可以用 Logback 或 Log4j,应用服务器可以用 Tomcat 或 Jetty。

生成Maven工程

对于普通的Java项目或者Java Web项目可以使用下面的命令创建maven结构:

mvn archetype:generate -DgroupId=com.example -DartifactId=myproject -DarchetypeArtifactId=maven-archetype-webapp -DinteractiveMode=false 

下表是以上参数的使用说明:

参数

说明

mvn archetype:generate

固定格式

-DgroupId

组织标识(包名)

-DartifactId

项目名称

-DarchetypeArtifactId

指定ArchetypeId,maven-archetype-quickstart,创建一个Java Project;maven-archetype-webapp,创建一个Web Project

-DinteractiveMode

是否使用交互模式

这将生成以下的目录结构:

. └── myproject     ├── pom.xml     └── src         └── main             ├── resources             └── webapp                 ├── WEB-INF                 │   └── web.xml                 └── index.jsp  6 directories, 3 files 

对于Spring Boot项目,无法使用mvn命令直接生成,需要手动创建目录:

mkdir -p src/main/java 

创建示例代码

创建src/main/java/Example.java文件内容如下:

import org.springframework.boot.*; import org.springframework.boot.autoconfigure.*; import org.springframework.stereotype.*; import org.springframework.web.bind.annotation.*;  @RestController @EnableAutoConfiguration public class Example {      @RequestMapping("/")     String home() {         return "Hello World!";     }      public static void main(String[] args) throws Exception {         SpringApplication.run(Example.class, args);     }  } 
  • @RestController注解告诉Spring以字符串的形式渲染结果,并直接返回给调用者。
  • @EnableAutoConfiguration注解告诉Spring Boot根据添加的jar依赖猜测你想如何配置Spring。由于spring-boot-starter-web添加了Tomcat和Spring MVC,所以auto-configuration将假定你正在开发一个web应用,并对Spring进行相应地设置。
  • @RequestMapping注解提供路由信息,它告诉Spring任何来自”/“路径的HTTP请求都应该被映射到home方法。

@RestController@RequestMapping是Spring MVC中的注解(它们不是Spring Boot的特定部分)。

编译和发布

运行该项目有以下两种方式。

方式1:直接mvn命令运行

mvn spring-boot:run 

方式2:编译打包成可执行jar包

mvn package java -jar target/myproject-0.0.1-SNAPSHOT.jar 

不论使用哪种方式编译,访问localhost:8080可以看到web页面上显示Hello world!

target目录下,你应该还能看到一个很小的名为myproject-0.0.1-SNAPSHOT.jar.original的文件,这是在Spring Boot重新打包前,Maven创建的原始jar文件。实际上可运行jar包中包含了这个小的jar包。

参考

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