第一个Spring Boot应用

要了解Spring Boot，我们先来编写第一个Spring Boot应用程序，看看与前面我们编写的Spring应用程序有何异同。

我们新建一个springboot-hello的工程，创建标准的Maven目录结构如下：

springboot-hello
├── pom.xml
├── src
│   └── main
│       ├── java
│       └── resources
│           ├── application.yml
│           ├── logback-spring.xml
│           ├── static
│           └── templates
└── target

其中，在src/main/resources目录下，注意到几个文件：

application.yml

这是Spring Boot默认的配置文件，它采用YAML格式而不是.properties格式，文件名必须是application.yml而不是其他名称。

YAML格式比key=value格式的.properties文件更易读。比较一下两者的写法：

使用.properties格式：

# application.properties

spring.application.name=${APP_NAME:unnamed}

spring.datasource.url=jdbc:hsqldb:file:testdb
spring.datasource.username=sa
spring.datasource.password=
spring.datasource.driver-class-name=org.hsqldb.jdbc.JDBCDriver

spring.datasource.hikari.auto-commit=false
spring.datasource.hikari.connection-timeout=3000
spring.datasource.hikari.validation-timeout=3000
spring.datasource.hikari.max-lifetime=60000
spring.datasource.hikari.maximum-pool-size=20
spring.datasource.hikari.minimum-idle=1

使用YAML格式：

# application.yml

spring:
  application:
    name: ${APP_NAME:unnamed}
  datasource:
    url: jdbc:hsqldb:file:testdb
    username: sa
    password:
    driver-class-name: org.hsqldb.jdbc.JDBCDriver
    hikari:
      auto-commit: false
      connection-timeout: 3000
      validation-timeout: 3000
      max-lifetime: 60000
      maximum-pool-size: 20
      minimum-idle: 1

可见，YAML是一种层级格式，它和.properties很容易互相转换，它的优点是去掉了大量重复的前缀，并且更加易读。

提示

也可以使用application.properties作为配置文件，但不如YAML格式简单。

使用环境变量

在配置文件中，我们经常使用如下的格式对某个key进行配置：

app:
  db:
    host: ${DB_HOST:localhost}
    user: ${DB_USER:root}
    password: ${DB_PASSWORD:password}

这种${DB_HOST:localhost}意思是，首先从环境变量查找DB_HOST，如果环境变量定义了，那么使用环境变量的值，否则，使用默认值localhost。

这使得我们在开发和部署时更加方便，因为开发时无需设定任何环境变量，直接使用默认值即本地数据库，而实际线上运行的时候，只需要传入环境变量即可：

$ DB_HOST=10.0.1.123 DB_USER=prod DB_PASSWORD=xxxx java -jar xxx.jar

logback-spring.xml

这是Spring Boot的logback配置文件名称（也可以使用logback.xml），一个标准的写法如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration>
    <include resource="org/springframework/boot/logging/logback/defaults.xml" />

    <appender name="CONSOLE" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <encoder>
            <pattern>${CONSOLE_LOG_PATTERN}</pattern>
            <charset>utf8</charset>
        </encoder>
    </appender>

    <appender name="APP_LOG" class="ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">
        <encoder>
            <pattern>${FILE_LOG_PATTERN}</pattern>
            <charset>utf8</charset>
        </encoder>
          <file>app.log</file>
        <rollingPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.FixedWindowRollingPolicy">
            <maxIndex>1</maxIndex>
            <fileNamePattern>app.log.%i</fileNamePattern>
        </rollingPolicy>
        <triggeringPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.SizeBasedTriggeringPolicy">
            <MaxFileSize>1MB</MaxFileSize>
        </triggeringPolicy>
    </appender>

    <root level="INFO">
        <appender-ref ref="CONSOLE" />
        <appender-ref ref="APP_LOG" />
    </root>
</configuration>

它主要通过<include resource="..." />引入了Spring Boot的一个缺省配置，这样我们就可以引用类似${CONSOLE_LOG_PATTERN}这样的变量。上述配置定义了一个控制台输出和文件输出，可根据需要修改。

static是静态文件目录，templates是模板文件目录，注意它们不再存放在src/main/webapp下，而是直接放到src/main/resources这个classpath目录，因为在Spring Boot中已经不需要专门的webapp目录了。

以上就是Spring Boot的标准目录结构，它完全是一个基于Java应用的普通Maven项目。

我们再来看源码目录结构：

src/main/java
└── com
    └── itranswarp
        └── learnjava
            ├── Application.java
            ├── entity
            │   └── User.java
            ├── service
            │   └── UserService.java
            └── web
                └── UserController.java

在存放源码的src/main/java目录中，Spring Boot对Java包的层级结构有一个要求。注意到我们的根package是com.itranswarp.learnjava，下面还有entity、service、web等子package。Spring Boot要求main()方法所在的启动类必须放到根package下，命名不做要求，这里我们以Application.java命名，它的内容如下：

@SpringBootApplication
public class Application {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

启动Spring Boot应用程序只需要一行代码加上一个注解@SpringBootApplication，该注解实际上又包含了：

@SpringBootConfiguration
- @Configuration
@EnableAutoConfiguration
- @AutoConfigurationPackage
@ComponentScan

这样一个注解就相当于启动了自动配置和自动扫描。

我们再观察pom.xml，它的内容如下：

<project ...>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>3.0.0</version>
    </parent>

    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <groupId>com.itranswarp.learnjava</groupId>
    <artifactId>springboot-hello</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>

    <properties>
        <maven.compiler.source>17</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>17</maven.compiler.target>
        <java.version>17</java.version>
        <pebble.version>3.2.0</pebble.version>
    </properties>

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

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

        <!-- 集成Pebble View -->
        <dependency>
            <groupId>io.pebbletemplates</groupId>
            <artifactId>pebble-spring-boot-starter</artifactId>
            <version>${pebble.version}</version>
        </dependency>

        <!-- JDBC驱动 -->
        <dependency>
            <groupId>org.hsqldb</groupId>
            <artifactId>hsqldb</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

使用Spring Boot时，强烈推荐从spring-boot-starter-parent继承，因为这样就可以引入Spring Boot的预置配置。

紧接着，我们引入了依赖spring-boot-starter-web和spring-boot-starter-jdbc，它们分别引入了Spring MVC相关依赖和Spring JDBC相关依赖，无需指定版本号，因为引入的<parent>内已经指定了，只有我们自己引入的某些第三方jar包需要指定版本号。这里我们引入pebble-spring-boot-starter作为View，以及hsqldb作为嵌入式数据库。hsqldb已在spring-boot-starter-jdbc中预置了版本号3.0.0，因此此处无需指定版本号。

根据pebble-spring-boot-starter的文档，加入如下配置到application.yml：

pebble:
  # 默认为".peb"，改为"":
  suffix:
  # 开发阶段禁用模板缓存:
  cache: false

对Application稍作改动，添加WebMvcConfigurer这个Bean：

@SpringBootApplication
public class Application {
    ...

    @Bean
    WebMvcConfigurer createWebMvcConfigurer(@Autowired HandlerInterceptor[] interceptors) {
        return new WebMvcConfigurer() {
            @Override
            public void addResourceHandlers(ResourceHandlerRegistry registry) {
                // 映射路径`/static/`到classpath路径:
                registry.addResourceHandler("/static/**")
                        .addResourceLocations("classpath:/static/");
            }
        };
    }
}

现在就可以直接运行Application，启动后观察Spring Boot的日志：

  .   ____          _            __ _ _
 /\\ / ___'_ __ _ _(_)_ __  __ _ \ \ \ \
( ( )\___ | '_ | '_| | '_ \/ _` | \ \ \ \
 \\/  ___)| |_)| | | | | || (_| |  ) ) ) )
  '  |____| .__|_| |_|_| |_\__, | / / / /
 =========|_|==============|___/=/_/_/_/
 :: Spring Boot ::                (v3.0.0)

2022-11-25T10:49:31.100+08:00  INFO 13105 --- [           main] com.itranswarp.learnjava.Application     : Starting Application using Java 17 with PID 13105 (/Users/liaoxuefeng/Git/springboot-hello/target/classes started by liaoxuefeng in /Users/liaoxuefeng/Git/springboot-hello)
2022-11-25T10:49:31.107+08:00  INFO 13105 --- [           main] com.itranswarp.learnjava.Application     : No active profile set, falling back to 1 default profile: "default"
2022-11-25T10:49:32.404+08:00  INFO 13105 --- [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat initialized with port(s): 8080 (http)
2022-11-25T10:49:32.423+08:00  INFO 13105 --- [           main] o.apache.catalina.core.StandardService   : Starting service [Tomcat]
2022-11-25T10:49:32.426+08:00  INFO 13105 --- [           main] o.apache.catalina.core.StandardEngine    : Starting Servlet engine: [Apache Tomcat/10.1.1]
2022-11-25T10:49:32.549+08:00  INFO 13105 --- [           main] o.a.c.c.C.[Tomcat].[localhost].[/]       : Initializing Spring embedded WebApplicationContext
2022-11-25T10:49:32.551+08:00  INFO 13105 --- [           main] w.s.c.ServletWebServerApplicationContext : Root WebApplicationContext: initialization completed in 1327 ms
2022-11-25T10:49:32.668+08:00  WARN 13105 --- [           main] com.zaxxer.hikari.HikariConfig           : HikariPool-1 - idleTimeout is close to or more than maxLifetime, disabling it.
2022-11-25T10:49:32.669+08:00  INFO 13105 --- [           main] com.zaxxer.hikari.HikariDataSource       : HikariPool-1 - Starting...
2022-11-25T10:49:32.996+08:00  INFO 13105 --- [           main] com.zaxxer.hikari.pool.PoolBase          : HikariPool-1 - Driver does not support get/set network timeout for connections. (feature not supported)
2022-11-25T10:49:32.998+08:00  INFO 13105 --- [           main] com.zaxxer.hikari.pool.HikariPool        : HikariPool-1 - Added connection org.hsqldb.jdbc.JDBCConnection@31a2a9fa
2022-11-25T10:49:33.002+08:00  INFO 13105 --- [           main] com.zaxxer.hikari.HikariDataSource       : HikariPool-1 - Start completed.
2022-11-25T10:49:33.391+08:00  WARN 13105 --- [           main] ocalVariableTableParameterNameDiscoverer : Using deprecated '-debug' fallback for parameter name resolution. Compile the affected code with '-parameters' instead or avoid its introspection: io.pebbletemplates.boot.autoconfigure.PebbleServletWebConfiguration
2022-11-25T10:49:33.398+08:00  WARN 13105 --- [           main] ocalVariableTableParameterNameDiscoverer : Using deprecated '-debug' fallback for parameter name resolution. Compile the affected code with '-parameters' instead or avoid its introspection: io.pebbletemplates.boot.autoconfigure.PebbleAutoConfiguration
2022-11-25T10:49:33.619+08:00  INFO 13105 --- [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat started on port(s): 8080 (http) with context path ''
2022-11-25T10:49:33.637+08:00  INFO 13105 --- [           main] com.itranswarp.learnjava.Application     : Started Application in 3.151 seconds (process running for 3.835)

Spring Boot自动启动了嵌入式Tomcat，当看到Started Application in xxx seconds时，Spring Boot应用启动成功。

现在，我们在浏览器输入localhost:8080就可以直接访问页面。那么问题来了：

前面我们定义的数据源、声明式事务、JdbcTemplate在哪创建的？怎么就可以直接注入到自己编写的UserService中呢？

这些自动创建的Bean就是Spring Boot的特色：AutoConfiguration。

当我们引入spring-boot-starter-jdbc时，启动时会自动扫描所有的XxxAutoConfiguration：

DataSourceAutoConfiguration：自动创建一个DataSource，其中配置项从application.yml的spring.datasource读取；
DataSourceTransactionManagerAutoConfiguration：自动创建了一个基于JDBC的事务管理器；
JdbcTemplateAutoConfiguration：自动创建了一个JdbcTemplate。

因此，我们自动得到了一个DataSource、一个DataSourceTransactionManager和一个JdbcTemplate。

类似的，当我们引入spring-boot-starter-web时，自动创建了：

ServletWebServerFactoryAutoConfiguration：自动创建一个嵌入式Web服务器，默认是Tomcat；
DispatcherServletAutoConfiguration：自动创建一个DispatcherServlet；
HttpEncodingAutoConfiguration：自动创建一个CharacterEncodingFilter；
WebMvcAutoConfiguration：自动创建若干与MVC相关的Bean。
...

引入第三方pebble-spring-boot-starter时，自动创建了：

PebbleAutoConfiguration：自动创建了一个PebbleViewResolver。

Spring Boot大量使用XxxAutoConfiguration来使得许多组件被自动化配置并创建，而这些创建过程又大量使用了Spring的Conditional功能。例如，我们观察JdbcTemplateAutoConfiguration，它的代码如下：

@Configuration(proxyBeanMethods = false)
@ConditionalOnClass({ DataSource.class, JdbcTemplate.class })
@ConditionalOnSingleCandidate(DataSource.class)
@AutoConfigureAfter(DataSourceAutoConfiguration.class)
@EnableConfigurationProperties(JdbcProperties.class)
@Import({ JdbcTemplateConfiguration.class, NamedParameterJdbcTemplateConfiguration.class })
public class JdbcTemplateAutoConfiguration {
}

当满足条件：

@ConditionalOnClass：在classpath中能找到DataSource和JdbcTemplate；
@ConditionalOnSingleCandidate(DataSource.class)：在当前Bean的定义中能找到唯一的DataSource；

该JdbcTemplateAutoConfiguration就会起作用。实际创建由导入的JdbcTemplateConfiguration完成：

@Configuration(proxyBeanMethods = false)
@ConditionalOnMissingBean(JdbcOperations.class)
class JdbcTemplateConfiguration {
    @Bean
    @Primary
    JdbcTemplate jdbcTemplate(DataSource dataSource, JdbcProperties properties) {
        JdbcTemplate jdbcTemplate = new JdbcTemplate(dataSource);
        JdbcProperties.Template template = properties.getTemplate();
        jdbcTemplate.setFetchSize(template.getFetchSize());
        jdbcTemplate.setMaxRows(template.getMaxRows());
        if (template.getQueryTimeout() != null) {
            jdbcTemplate.setQueryTimeout((int) template.getQueryTimeout().getSeconds());
        }
        return jdbcTemplate;
    }
}

创建JdbcTemplate之前，要满足@ConditionalOnMissingBean(JdbcOperations.class)，即不存在JdbcOperations的Bean。

如果我们自己创建了一个JdbcTemplate，例如，在Application中自己写个方法：

@SpringBootApplication
public class Application {
    ...
    @Bean
    JdbcTemplate createJdbcTemplate(@Autowired DataSource dataSource) {
        return new JdbcTemplate(dataSource);
    }
}

那么根据条件@ConditionalOnMissingBean(JdbcOperations.class)，Spring Boot就不会再创建一个重复的JdbcTemplate（因为JdbcOperations是JdbcTemplate的父类）。

可见，Spring Boot自动装配功能是通过自动扫描+条件装配实现的，这一套机制在默认情况下工作得很好，但是，如果我们要手动控制某个Bean的创建，就需要详细地了解Spring Boot自动创建的原理，很多时候还要跟踪XxxAutoConfiguration，以便设定条件使得某个Bean不会被自动创建。