從零開始搭建第一個Spring Boot應用：從入門到精通

1. Spring Boot簡介與核心概念

1.1 什么是Spring Boot？

Spring Boot是Spring框架的一個擴展，它簡化了基于Spring的應用程序的初始搭建和開發過程。通過自動配置和約定優于配置的原則，Spring Boot讓開發者能夠快速啟動和運行項目。

通俗理解：想象你要開一家咖啡店。傳統Spring就像是從零開始—你需要自己選購咖啡機、磨豆機、設計店面、招聘員工等。而Spring Boot則像是加盟一家知名咖啡連鎖店—總部已經為你準備好了標準化的設備、裝修方案和運營流程，你只需要按需調整即可快速開業。

1.2 Spring Boot核心特性

特性	專業解釋	日常生活類比
自動配置	Spring Boot根據項目依賴自動配置Spring應用	像智能家居系統，根據你家的設備自動調整燈光、溫度等設置
起步依賴	預定義的依賴組合，簡化構建配置	像預制菜套餐，已經搭配好了主菜、配菜和調料，不用單獨購買每樣食材
內嵌服務器	內置Tomcat、Jetty等服務器，無需部署WAR文件	像自帶發動機的房車，不需要另外準備拖車
命令行界面	支持命令行交互，便于快速原型開發	像快餐店的自助點餐機，快速獲取所需功能
Actuator	提供生產級監控和管理功能	像汽車的儀表盤，實時顯示各項運行指標

1.3 Spring Boot vs 傳統Spring MVC

對比維度	Spring Boot	傳統Spring MVC
項目搭建	快速，幾分鐘	復雜，需要大量配置
配置方式	約定優于配置，自動配置	顯式配置所有內容
依賴管理	起步依賴簡化管理	需要手動管理所有依賴
部署方式	內置服務器，可執行JAR	需要外部服務器，部署WAR
開發效率	高，專注于業務邏輯	較低，需要處理基礎設施
學習曲線	平緩	陡峭

2. 環境準備與項目創建

2.1 系統要求

JDK 1.8或更高版本（推薦JDK 11或17）
Maven 3.3+或Gradle 6.x+
IDE（IntelliJ IDEA、Eclipse或VS Code）

2.2 創建Spring Boot項目的三種方式

方式1：使用Spring Initializr（在線工具）

訪問 https://start.spring.io
選擇：
- Project: Maven Project
- Language: Java
- Spring Boot: 最新穩定版
- Group: com.example (你的公司域名倒寫)
- Artifact: demo
- Packaging: Jar
- Java: 11或17
添加依賴：Spring Web
點擊"Generate"下載項目壓縮包

方式2：使用IDE（IntelliJ IDEA為例）

File → New → Project
選擇"Spring Initializr"
填寫項目信息（同在線工具）
選擇依賴：Spring Web
點擊"Finish"

方式3：手動創建Maven項目并添加依賴

創建標準Maven項目
在pom.xml中添加Spring Boot父項目：

<parent><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId><version>2.7.0</version> <!-- 使用最新版本 -->
</parent>

添加起步依賴：

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

2.3 項目結構解析

demo/
├── src/
│   ├── main/
│   │   ├── java/
│   │   │   └── com/example/demo/
│   │   │       └── DemoApplication.java  # 主啟動類
│   │   └── resources/
│   │       ├── static/      # 靜態資源(JS,CSS,圖片)
│   │       ├── templates/   # 模板文件(Thymeleaf等)
│   │       └── application.properties # 配置文件
│   └── test/                # 測試代碼
├── pom.xml                  # Maven構建文件

通俗理解：項目結構就像一家餐廳的布局：

src/main/java是廚房（核心業務邏輯）
resources/static是餐廳裝修（靜態展示）
resources/templates是菜單模板（動態內容）
application.properties是餐廳的運營手冊（配置）

3. 編寫第一個Spring Boot應用

3.1 主啟動類解析

package com.example.demo;import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;@SpringBootApplication // 核心注解，組合了@Configuration, @EnableAutoConfiguration和@ComponentScan
public class DemoApplication {public static void main(String[] args) {// 啟動Spring Boot應用SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);}
}

注解解析：

@SpringBootApplication：是以下三個注解的組合
- @Configuration：標記該類為配置類
- @EnableAutoConfiguration：啟用自動配置
- @ComponentScan：自動掃描當前包及其子包下的組件

3.2 創建第一個REST控制器

讓我們創建一個處理咖啡訂單的控制器：

package com.example.demo.controller;import org.springframework.web.bind.annotation.*;@RestController // 表示這是一個REST控制器，返回數據而非視圖
@RequestMapping("/coffee") // 基礎路徑
public class CoffeeController {// GET /coffee/menu - 獲取咖啡菜單@GetMapping("/menu")public String getMenu() {return "今日特供: 美式咖啡(20元), 拿鐵(25元), 卡布奇諾(25元)";}// POST /coffee/order - 下單咖啡@PostMapping("/order")public String placeOrder(@RequestParam String type, @RequestParam(required = false, defaultValue = "1") int quantity) {double price = 0;switch (type) {case "美式": price = 20; break;case "拿鐵":case "卡布奇諾": price = 25; break;default: return "抱歉，我們沒有" + type + "咖啡";}double total = price * quantity;return "成功下單 " + quantity + "杯" + type + "咖啡，總價: " + total + "元";}// GET /coffee/info/{id} - 根據ID獲取咖啡信息@GetMapping("/info/{id}")public String getCoffeeInfo(@PathVariable int id) {String[] coffees = {"美式咖啡: 濃郁的黑咖啡", "拿鐵: 咖啡與牛奶的完美融合", "卡布奇諾: 帶有奶泡的意式咖啡"};if (id >= 1 && id <= coffees.length) {return coffees[id - 1];}return "未找到對應的咖啡信息";}
}

3.3 運行應用并測試

運行DemoApplication中的main方法
應用默認啟動在8080端口
使用Postman或瀏覽器測試：
- GET http://localhost:8080/coffee/menu
- POST http://localhost:8080/coffee/order?type=拿鐵&quantity=2
- GET http://localhost:8080/coffee/info/1

4. Spring Boot核心功能詳解

4.1 自動配置原理

Spring Boot的自動配置是通過@EnableAutoConfiguration實現的。它會：

檢查classpath下的依賴
根據存在的依賴自動配置相應的Spring組件

示例：當classpath中有spring-boot-starter-web時，Spring Boot會自動：

配置內嵌Tomcat服務器
配置Spring MVC
注冊默認的JSON轉換器（Jackson）

4.2 配置文件詳解

Spring Boot支持兩種格式的配置文件：

application.properties
application.yml（更推薦）

示例配置：

# application.yml
server:port: 9090 # 修改服務器端口spring:datasource:url: jdbc:mysql://localhost:3306/coffee_shopusername: rootpassword: secretdriver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Drivercoffee:special-offer: "周一拿鐵半價"shop-name: "Spring Boot咖啡屋"

在代碼中讀取配置：

@RestController
public class CoffeeShopController {@Value("${coffee.shop-name}") // 注入配置值private String shopName;@Value("${coffee.special-offer}")private String specialOffer;@GetMapping("/shop-info")public String getShopInfo() {return shopName + " 今日特惠: " + specialOffer;}
}

4.3 常用起步依賴介紹

起步依賴	功能	日常生活類比
spring-boot-starter-web	Web開發支持	餐廳的基礎設施（桌椅、餐具）
spring-boot-starter-data-jpa	JPA數據庫支持	餐廳的庫存管理系統
spring-boot-starter-thymeleaf	模板引擎	餐廳的菜單設計工具
spring-boot-starter-test	測試支持	餐廳的質量檢測設備
spring-boot-starter-security	安全支持	餐廳的安保系統

5. 數據庫集成與JPA使用

5.1 添加JPA和MySQL依賴

<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
</dependency>
<dependency><groupId>mysql</groupId><artifactId>mysql-connector-java</artifactId><scope>runtime</scope>
</dependency>

5.2 創建實體類

package com.example.demo.entity;import javax.persistence.*;@Entity // 表示這是一個JPA實體
@Table(name = "coffee") // 對應的表名
public class Coffee {@Id // 主鍵@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY) // 自增private Long id;@Column(nullable = false) // 非空列private String name;@Column(precision = 5, scale = 2) // 精度控制(總位數5,小數位2)private Double price;// 省略構造方法、getter和setter...
}

5.3 創建Repository接口

package com.example.demo.repository;import com.example.demo.entity.Coffee;
import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;public interface CoffeeRepository extends JpaRepository<Coffee, Long> {// 根據名稱查詢Coffee findByName(String name);// 查詢價格低于指定值的咖啡List<Coffee> findByPriceLessThan(Double price);
}

5.4 使用Repository

@Service
public class CoffeeService {@Autowiredprivate CoffeeRepository coffeeRepository;public List<Coffee> getAllCoffees() {return coffeeRepository.findAll();}public Coffee addCoffee(Coffee coffee) {return coffeeRepository.save(coffee);}public List<Coffee> getAffordableCoffees(Double maxPrice) {return coffeeRepository.findByPriceLessThan(maxPrice);}
}

6. 異常處理與REST最佳實踐

6.1 自定義異常

public class CoffeeNotFoundException extends RuntimeException {public CoffeeNotFoundException(Long id) {super("找不到ID為 " + id + " 的咖啡");}
}

6.2 全局異常處理

@RestControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {@ExceptionHandler(CoffeeNotFoundException.class)@ResponseStatus(HttpStatus.NOT_FOUND)public ErrorResponse handleCoffeeNotFound(CoffeeNotFoundException ex) {return new ErrorResponse(HttpStatus.NOT_FOUND.value(), ex.getMessage());}// 其他異常處理...
}// 簡單的錯誤響應類
class ErrorResponse {private int status;private String message;// 構造方法、getter和setter...
}

6.3 RESTful設計最佳實踐

操作	HTTP方法	示例路徑	描述
獲取所有	GET	/coffees	獲取所有咖啡
獲取單個	GET	/coffees/{id}	獲取特定ID的咖啡
創建	POST	/coffees	創建新咖啡
更新全部	PUT	/coffees/{id}	更新整個咖啡資源
更新部分	PATCH	/coffees/{id}	部分更新咖啡資源
刪除	DELETE	/coffees/{id}	刪除咖啡

7. 測試Spring Boot應用

7.1 單元測試

@SpringBootTest
class CoffeeServiceTest {@Autowiredprivate CoffeeService coffeeService;@Testvoid shouldAddCoffee() {Coffee coffee = new Coffee("摩卡", 28.0);Coffee saved = coffeeService.addCoffee(coffee);assertNotNull(saved.getId());assertEquals("摩卡", saved.getName());}
}

7.2 控制器測試

@WebMvcTest(CoffeeController.class)
class CoffeeControllerTest {@Autowiredprivate MockMvc mockMvc;@MockBeanprivate CoffeeService coffeeService;@Testvoid shouldReturnCoffeeMenu() throws Exception {mockMvc.perform(get("/coffee/menu")).andExpect(status().isOk()).andExpect(content().string(containsString("今日特供")));}
}

8. 打包與部署

8.1 打包為可執行JAR

mvn clean package
# 生成的JAR文件在target目錄下

8.2 運行應用

java -jar target/demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar

8.3 生產環境建議

使用spring-boot-starter-actuator添加監控端點
配置適當的日志級別
使用application-prod.yml存放生產環境配置
考慮使用Docker容器化部署

9. 進階功能與擴展

9.1 緩存集成

@Service
public class CoffeeService {@Cacheable("coffees") // 緩存結果public Coffee getCoffeeById(Long id) {// 數據庫查詢...}
}

需要在啟動類添加@EnableCaching注解

9.2 定時任務

@Service
public class DailySpecialService {@Scheduled(cron = "0 0 9 * * ?") // 每天上午9點執行public void updateDailySpecial() {// 更新每日特惠...}
}

需要在啟動類添加@EnableScheduling注解

9.3 異步處理

@Service
public class EmailService {@Async // 異步執行public void sendOrderConfirmation(String email, String orderDetails) {// 發送郵件...}
}

需要在啟動類添加@EnableAsync注解

10. 總結與最佳實踐

10.1 Spring Boot開發流程總結

使用Spring Initializr創建項目
添加必要的起步依賴
編寫實體類和Repository
實現業務服務
創建REST控制器
配置應用程序屬性
編寫測試
打包部署

10.2 推薦的項目結構

src/
├── main/
│   ├── java/
│   │   └── com/example/
│   │       ├── config/        # 配置類
│   │       ├── controller/    # 控制器
│   │       ├── entity/        # 實體類
│   │       ├── repository/    # 數據訪問層
│   │       ├── service/       # 業務邏輯層
│   │       ├── dto/           # 數據傳輸對象
│   │       ├── exception/     # 自定義異常
│   │       └── DemoApplication.java
│   └── resources/
│       ├── static/
│       ├── templates/
│       ├── application.yml
│       └── application-dev.yml
└── test/└── java/└── com/example/├── controller/├── service/└── DemoApplicationTests.java

10.3 常見問題與解決方案

問題	可能原因	解決方案
啟動時報端口占用	8080端口被其他程序占用	修改`server.port`或關閉占用程序
自動配置不生效	包掃描范圍不正確	確保主類在根包下，或使用`@ComponentScan`指定
數據庫連接失敗	配置錯誤或數據庫服務未啟動	檢查配置，確保數據庫服務運行
依賴沖突	引入了不兼容的版本	使用`mvn dependency:tree`分析，排除沖突依賴
靜態資源無法訪問	路徑錯誤或緩存問題	檢查資源位置，清除瀏覽器緩存