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一、Spring Boot 初相識

在當今快速發展的軟件開發領域，高效的開發框架對于提升項目進度和質量起著關鍵作用。Spring Boot，作為基于 Spring 框架的開源框架，以其卓越的特性成為眾多開發者的首選。它的誕生，旨在簡化 Spring 應用的初始搭建以及開發過程，讓開發者能夠更專注于業務邏輯的實現。

Spring Boot 的核心優勢顯著，首先是自動配置功能。它能夠依據項目類路徑中的依賴，自動推斷并裝配所需的 Bean。例如，當項目中引入了 Spring MVC 和 Tomcat 的依賴，Spring Boot 會自動配置一個內嵌的 Tomcat 服務器，并創建 MVC 相關的配置，極大地減少了手動配置的工作量。這一特性使得開發人員無需花費大量時間在繁瑣的配置上，能夠快速搭建起項目框架，投入到業務開發中。

其次，起步依賴是 Spring Boot 的又一亮點。它提供了多個起步依賴，這些依賴通常包含一個特定功能的所有依賴。開發人員只需要在項目中引入一個起步依賴，就可以得到一個功能完整的依賴列表。以創建一個 Web 應用為例，只需添加 spring-boot-starter-web 依賴，Spring Boot 就會自動配置好一個 Web 應用所需的環境，大大提高了開發效率。

此外，Spring Boot 默認集成了 Tomcat、Jetty 或 Undertow 等 Servlet 容器，使得應用可以直接運行起來，無需額外配置。這一特性在內嵌 Servlet 容器方面表現出色，讓開發人員在開發過程中可以直接運行應用，而不需要額外搭建一個 Servlet 容器的環境，對于快速驗證代碼和進行單元測試非常有幫助。同時，Spring Boot 還提供了外部化配置的支持，允許在 application.properties 或 application.yml 文件中配置各種屬性，使得應用可以適應不同的運行時環境，進一步增強了其靈活性和實用性。

二、搭建開發環境

2.1 安裝 JDK

JDK（Java Development Kit）是 Java 開發的核心工具包，它包含了 Java 運行時環境（JRE）、編譯器（javac）和許多其他用于 Java 編程的工具。在進行 Spring Boot 開發之前，安裝 JDK 是必不可少的一步，因為 Spring Boot 應用本質上是基于 Java 語言開發的。

以 Windows 系統為例，安裝 JDK 的步驟如下：

1. 下載 JDK：訪問 Oracle 官網（https://www.oracle.com/java/technologies/javase-downloads.html ），根據自己的操作系統選擇對應的 JDK 版本進行下載。例如，若你的系統是 64 位 Windows，就下載 64 位的 JDK 安裝包。
2. 運行安裝程序：下載完成后，雙擊安裝包，進入安裝向導。按照提示點擊 “下一步”，在安裝過程中可以選擇自定義安裝路徑，若沒有特殊需求，也可使用默認路徑。
3. 配置環境變量：安裝完成后，需要配置環境變量，以便系統能夠找到 JDK 的相關命令。右鍵點擊 “此電腦”，選擇 “屬性”，在彈出的窗口中點擊 “高級系統設置”，然后點擊 “環境變量”。在 “系統變量” 中，新建一個變量名為 “JAVA_HOME”，變量值為 JDK 的安裝路徑，比如 “C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_361”（根據實際安裝路徑填寫）。接著，找到 “Path” 變量，點擊 “編輯”，在彈出的窗口中新建一個路徑 “% JAVA_HOME%\bin”，保存設置。
4. 驗證安裝是否成功：按下 Win+R 鍵，輸入 “cmd” 打開命令提示符，在命令提示符中輸入 “java -version”，如果顯示出 JDK 的版本信息，如 “java version “1.8.0_361””，則說明 JDK 安裝成功。

2.2 安裝 IDE（以 IntelliJ IDEA 為例）

IntelliJ IDEA 是一款功能強大的集成開發環境（IDE），廣泛用于 Java 開發，尤其在 Spring Boot 開發中表現出色。它具有智能代碼補全、強大的代碼分析、高效的調試工具以及豐富的插件生態系統等優勢，能夠大大提高開發效率。

安裝 IntelliJ IDEA 的步驟如下：

1. 下載：訪問 JetBrains 官方網站（https://www.jetbrains.com/idea/download/），下載適合自己操作系統的 IntelliJ IDEA 安裝包。IDEA 提供社區版（Community）和專業版（Ultimate），社區版免費且功能對于初學者和一般開發足夠使用，專業版則提供了更多高級功能，可根據需求選擇下載。
2. 運行安裝程序：下載完成后，雙擊安裝包，進入安裝向導。點擊 “下一步”，選擇安裝路徑，建議使用默認路徑，除非有特殊需求。然后選擇一些安裝選項，如創建桌面快捷方式等，根據個人習慣選擇即可，最后點擊 “安裝”。
3. 基本設置：安裝完成后，首次啟動 IntelliJ IDEA，會出現一些設置向導。可以選擇不導入設置（Do not import settings），然后選擇主題，如 Darcula（酷黑模式）等，接著可以跳過插件安裝環節，后續再根據需要安裝插件。
4. 安裝 Spring Boot 插件：打開 IntelliJ IDEA 后，點擊菜單欄中的 “File” -> “Settings”（如果是 Mac 系統，則是 “IntelliJ IDEA” -> “Preferences”），在彈出的窗口中選擇 “Plugins”。在插件市場（Marketplace）中搜索 “Spring Boot”，找到 Spring Boot 插件后點擊 “Install” 進行安裝，安裝完成后重啟 IDEA 使插件生效。

2.3 初始化 Spring Boot 項目

通過 Spring Initializr 可以快速初始化一個 Spring Boot 項目，它提供了一個直觀的 Web 界面，幫助開發者生成所需的項目結構，并添加自定義依賴。

初始化項目的步驟如下：

1. 訪問 Spring Initializr：可以直接在瀏覽器中訪問https://start.spring.io/。
2. 填寫項目信息：在打開的頁面中，首先選擇構建工具，一般選擇 Maven Project；語言選擇 Java；指定 Spring Boot 的版本，可根據項目需求和穩定性選擇合適的版本，如 2.7.8 等。然后填寫項目元數據，包括組（Group），例如 “com.example”；工件（Artifact）名稱，如 “demo”；名稱（Name），也可以是 “demo”；描述（Description），可簡要描述項目用途；包名（Package name），一般與組名相同加上項目名，如 “com.example.demo”；Java 版本，根據安裝的 JDK 選擇，如 1.8 等。
3. 選擇項目依賴：在 “Dependencies” 部分，搜索并選擇所需的依賴。如果要創建一個 Web 應用，添加 “Spring Web” 依賴，它用于創建 Web 應用程序，包括 RESTful 應用程序，并嵌入 Tomcat 作為默認的 servlet 容器；若項目需要數據庫操作，可添加 “Spring Data JPA” 依賴，用于將 Spring 的數據訪問抽象與 Hibernate 等 JPA 實現集成。還可根據需求添加其他依賴，如 “Spring Data Redis” 用于操作 Redis 數據庫等。
4. 生成項目：完成所有配置后，點擊 “Generate” 按鈕，Spring Initializr 將根據配置生成一個包含項目結構的 ZIP 文件。下載并解壓該 ZIP 文件，然后使用 IntelliJ IDEA 導入項目，即可開始開發工作。

生成的項目基本結構如下：

• src/main/java：存放 Java 源代碼，項目的主要業務邏輯代碼都寫在此目錄下。其中，以包名命名的文件夾（如 com.example.demo）下會有一個主類，通常命名為 “DemoApplication”，它是 Spring Boot 應用的入口，包含一個 main 方法，用于啟動整個應用。
• src/main/resources：存放資源文件，如 application.properties 或 application.yml 文件，用于配置項目的各種屬性，如數據庫連接信息、服務器端口等；還可能存放靜態資源（static）和模板文件（templates）等。
• src/test/java：存放測試代碼，用于對項目的業務邏輯進行單元測試，確保代碼的正確性和穩定性。
• pom.xml（如果使用 Maven 構建）：項目的核心配置文件，用于管理項目的依賴、構建插件、版本信息等。在初始化項目時選擇的依賴都會在這個文件中生成相應的依賴聲明，如：

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

通過以上步驟，我們成功搭建了 Spring Boot 開發環境，并初始化了一個 Spring Boot 項目，為后續的開發工作奠定了基礎。

三、Spring Boot 基礎配置

3.1 配置文件詳解（application.properties 和 application.yml）

在 Spring Boot 項目中，配置文件起著至關重要的作用，它負責管理項目的各種屬性和參數，如服務器端口、數據庫連接信息、日志級別等。Spring Boot 主要支持兩種類型的配置文件：application.properties 和 application.yml，它們各有特點，適用于不同的場景。

application.properties 配置文件

application.properties 是一種傳統的配置文件格式，采用鍵值對的形式來定義配置項，每行一個配置，鍵和值之間用等號（=）連接。例如，配置服務器端口和數據源信息：

server.port=8081
spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/mydb
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=password
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver

這種格式簡單直觀，易于理解和編寫，在早期的 Java 項目中被廣泛使用，并且所有的 IDE 都對其提供了良好的支持，無需額外插件即可進行編輯和語法檢查。不過，當配置項較多且存在層級關系時，application.properties 的配置會顯得較為冗長和雜亂，因為它沒有直觀的層級結構表示，對于復雜的數據結構，如數組和對象的配置不太方便。

application.yml 配置文件

application.yml 使用 YAML（YAML Ain’t Markup Language）格式，它以數據為中心，通過縮進和冒號來表示層級關系，使配置文件更加清晰易讀。同樣配置服務器端口和數據源信息，在 application.yml 中的寫法如下：

server:port: 8081
spring:datasource:url: jdbc:mysql://localhost:3306/mydbusername: rootpassword: passworddriver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver

YAML 格式支持復雜的數據結構，如數組和對象。例如，配置一個包含多個服務器地址的列表：

my:servers:- dev.example.com- test.example.com

此外，還可以在同一個 application.yml 文件中通過—分隔不同環境的配置，實現多環境配置的集中管理：

# 公共配置
spring:application:name: myapp
---
# 開發環境配置
spring:profiles: dev
server:port: 8080
---
# 生產環境配置
spring:profiles: prod
server:port: 80

不過，YAML 格式對縮進要求嚴格，縮進錯誤可能導致配置解析失敗，這就需要開發者在編寫時格外注意。雖然現代 IDE 大多已內置了 YAML 插件支持，但在一些老舊環境中，可能需要手動安裝插件來獲得完整的語法支持。

兩者對比

• 語法格式：application.properties 是簡單的鍵值對格式，而 application.yml 是通過縮進表示層級關系的 YAML 格式。
• 數據結構支持：application.properties 適合簡單的鍵值對配置，對于復雜數據結構配置繁瑣；application.yml 原生支持數組、對象等復雜數據結構，配置更簡潔直觀。
• 可讀性：配置項較少時，兩者可讀性差異不大；但配置項增多且存在層級關系時，application.yml 的層級結構使其可讀性明顯優于 application.properties。
• 占位符處理：application.properties 對占位符解析順序嚴格，后定義的占位符無法引用先定義的；application.yml 占位符解析不保證順序，存在解析風險。
• 優先級：當項目中同時存在這兩種配置文件時，application.properties 的優先級高于 application.yml，即相同配置項以 application.properties 中的為準。

一般來說，若項目配置簡單，使用 application.properties 即可；若配置復雜，涉及較多層級和復雜數據結構，或者需要進行多環境配置管理，application.yml 是更好的選擇。在實際開發中，應避免同時使用這兩種配置文件來配置相同的內容，以免引起混淆和沖突。

3.2 自定義配置屬性

在 Spring Boot 開發中，除了使用框架提供的默認配置和常見的配置項外，我們常常需要根據項目的特定需求自定義配置屬性。這可以通過 @Value 注解或 @ConfigurationProperties 注解來實現。

使用 @Value 注解注入配置值

@Value 注解可以將配置文件中的屬性值注入到 Bean 的字段、方法參數或構造函數參數中。它通過占位符語法 ${property.name} 來引用配置屬性，還支持指定默認值，通過冒號 : 分隔屬性名和默認值。

假設在 application.properties 文件中定義了一個自定義屬性：

myapp.custom.message=Hello, Spring Boot!

在 Java 類中使用 @Value 注解注入該屬性：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Component;@Component
public class MyService {@Value("${myapp.custom.message}")private String customMessage;public void printCustomMessage() {System.out.println(customMessage);}
}

在上述例子中，@Value(“${myapp.custom.message}”) 將配置文件中的 myapp.custom.message 屬性值注入到 customMessage 字段中。如果配置文件中不存在該屬性，程序啟動時會報錯。若要設置默認值，可以這樣寫：@Value(“${myapp.custom.message:默認消息}”) ，當配置文件中沒有 myapp.custom.message 屬性時，customMessage 將被賦值為 “默認消息”。這種方式適用于注入少量離散的配置值，比如單個的字符串、數字等。

使用 @ConfigurationProperties 注解注入配置值

@ConfigurationProperties 注解則更適合處理一組相關的配置屬性，它可以將配置文件中具有相同前綴的屬性批量綁定到一個 Java 對象中。使用該注解時，需要先創建一個對應的 Java 類來映射配置屬性。

假設在 application.yml 文件中有如下配置：

myapp:user:name: Johnage: 30email: john@example.com

創建一個 Java 類來映射這些屬性：

import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.stereotype.Component;@Component
@ConfigurationProperties(prefix = "myapp.user")
public class UserProperties {private String name;private int age;private String email;// 生成Getter和Setter方法public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public String getEmail() {return email;}public void setEmail(String email) {this.email = email;}
}

在上述代碼中，@ConfigurationProperties(prefix = “myapp.user”) 注解表示將配置文件中以 myapp.user 為前綴的屬性綁定到 UserProperties 類的對應字段上。Spring Boot 會自動根據配置文件中的值來設置這些字段。使用時，只需在需要的地方注入 UserProperties 類即可：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;@Service
public class UserService {private final UserProperties userProperties;@Autowiredpublic UserService(UserProperties userProperties) {this.userProperties = userProperties;}public void printUserInfo() {System.out.println("Name: " + userProperties.getName());System.out.println("Age: " + userProperties.getAge());System.out.println("Email: " + userProperties.getEmail());}
}

這種方式使得配置屬性的管理更加結構化和便捷，尤其適用于配置項較多且相互關聯的場景，如數據庫連接池配置、郵件服務配置等。同時，@ConfigurationProperties 還支持數據類型的自動轉換，比如將配置文件中的字符串類型的年齡自動轉換為 int 類型。

自定義配置屬性為 Spring Boot 應用的開發提供了更大的靈活性，開發者可以根據實際需求，選擇合適的方式來注入配置值，使應用能夠適應不同的運行環境和業務需求。

四、開發第一個 Spring Boot 應用

4.1 創建 Controller

在 Spring Boot 應用中，Controller 扮演著至關重要的角色，它是 MVC（Model - View - Controller）架構模式中的核心組件之一，負責處理來自客戶端的 HTTP 請求，并返回相應的響應數據。簡單來說，它就像是一座橋梁，連接著客戶端和服務器端的業務邏輯與數據。當客戶端發送一個 HTTP 請求，比如訪問某個網頁或者調用某個 API 接口時，請求首先會被 Controller 捕獲，Controller 根據請求的 URL 和 HTTP 方法（GET、POST、PUT、DELETE 等），調用相應的業務邏輯進行處理，然后將處理結果返回給客戶端。

下面我們來創建一個簡單的 Controller 類，假設我們正在開發一個圖書管理系統，現在要創建一個處理圖書相關請求的 Controller。首先，確保項目中已經引入了 Spring Web 依賴，因為 Controller 是 Spring Web 模塊的一部分。在 src/main/java/com/example/demo 目錄下創建一個新的包 controller（如果包結構不存在則新建），然后在該包下創建 BookController 類，代碼如下：

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;import java.util.Arrays;
import java.util.List;@RestController
@RequestMapping("/books")
public class BookController {@GetMappingpublic List<String> getBooks() {// 這里簡單返回一個圖書列表示例，實際應用中應從數據庫或其他數據源獲取return Arrays.asList("Spring實戰", "Effective Java", "設計模式");}
}

在這段代碼中，@RestController注解是一個組合注解，它相當于@Controller和@ResponseBody的結合。@Controller注解用于標識該類是一個控制器，負責處理 HTTP 請求；@ResponseBody注解則表示該控制器方法的返回值將直接作為 HTTP 響應體返回，而不是解析為視圖。@RequestMapping(“/books”)注解用于映射請求的 URL 路徑，它表示該控制器類處理的所有請求都以 “/books” 作為基礎路徑。而@GetMapping注解是@RequestMapping(method = RequestMethod.GET)的縮寫，它專門用于處理 HTTP GET 請求，這里getBooks方法返回一個包含圖書名稱的列表，當客戶端發送一個 GET 請求到 “/books” 路徑時，就會執行該方法，并將返回的圖書列表以 JSON 格式（因為@RestController會自動將返回對象轉換為 JSON 格式）返回給客戶端。

4.2 定義 Service 層

Service 層，也稱為業務邏輯層，是整個應用架構中的關鍵部分，它主要負責處理業務邏輯和協調不同組件之間的交互。在實際應用中，Service 層就像是一個業務流程的指揮中心，它接收來自 Controller 層的請求，調用數據訪問層（如 Repository 層）進行數據操作，然后根據業務規則對數據進行處理和加工，最后將處理結果返回給 Controller 層。其主要職責包括執行業務邏輯、協調數據訪問、提供業務接口以及處理事務管理等。

我們繼續以上述圖書管理系統為例，來創建 Service 類。首先，在 src/main/java/com/example/demo 目錄下創建一個新的包 service，然后在該包下創建 BookService 接口，定義業務方法：

import java.util.List;public interface BookService {List<String> getAllBooks();
}

接著，創建 BookService 接口的實現類 BookServiceImpl，代碼如下：

import org.springframework.stereotype.Service;import java.util.Arrays;
import java.util.List;@Service
public class BookServiceImpl implements BookService {@Overridepublic List<String> getAllBooks() {// 這里簡單返回一個圖書列表示例，實際應用中應從數據庫獲取return Arrays.asList("Spring實戰", "Effective Java", "設計模式");}
}

在這個實現類中，@Service注解用于標識該類是一個服務組件，Spring 容器會自動掃描并將其注冊為一個 Bean。getAllBooks方法實現了從數據源獲取圖書列表的業務邏輯，這里只是簡單返回一個固定的圖書列表，在實際應用中，應該從數據庫或者其他數據存儲介質中查詢數據。

然后，我們需要在 Controller 中調用 Service 方法。修改之前創建的 BookController 類，代碼如下：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;import java.util.List;@RestController
@RequestMapping("/books")
public class BookController {private final BookService bookService;@Autowiredpublic BookController(BookService bookService) {this.bookService = bookService;}@GetMappingpublic List<String> getBooks() {return bookService.getAllBooks();}
}

在修改后的代碼中，通過構造函數注入的方式將 BookService 實例注入到 BookController 中。@Autowired注解用于自動裝配依賴，當 Spring 容器創建 BookController 實例時，會自動查找并注入一個符合類型的 BookService 實例。這樣，在getBooks方法中，就可以調用 BookService 的getAllBooks方法來獲取圖書列表，然后返回給客戶端，通過這種方式，實現了 Controller 層與 Service 層的解耦，使得代碼的可維護性和可擴展性更強。

4.3 數據庫集成（以 MySQL 為例）

在實際的應用開發中，數據庫是存儲和管理數據的核心組件，將 Spring Boot 應用與 MySQL 數據庫集成是非常常見的需求。下面我們詳細介紹集成 MySQL 數據庫的步驟。

首先，需要在項目中添加相關依賴。在 Maven 項目的 pom.xml 文件中，添加以下依賴：

<dependencies><!-- Spring Data JPA 依賴 --><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId></dependency><!-- MySQL 驅動依賴 --><dependency><groupId>mysql</groupId><artifactId>mysql-connector-java</artifactId></dependency>
</dependencies>

spring-boot-starter-data-jpa依賴提供了 Spring Data JPA 的支持，它是 Spring 框架中用于簡化數據庫訪問的模塊，通過使用 JPA（Java Persistence API）規范，能夠方便地進行對象關系映射（ORM）操作，使得我們可以用面向對象的方式來操作數據庫，而不需要編寫大量的 SQL 語句。mysql-connector-java依賴則是 MySQL 數據庫的 Java 驅動程序，它負責建立 Java 應用與 MySQL 數據庫之間的連接，實現數據的傳輸和交互。

接著，配置數據源。在 application.properties 或 application.yml 文件中添加 MySQL 數據庫的連接信息。如果使用 application.properties 文件，配置如下：

# 數據庫連接URL
spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/bookdb?useSSL=false&serverTimezone=UTC
# 數據庫用戶名
spring.datasource.username=root
# 數據庫密碼
spring.datasource.password=password
# 數據庫驅動類名
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver# JPA 配置
# 自動創建、更新或驗證數據庫表結構
spring.jpa.hibernate.ddl-auto=update
# 顯示SQL語句
spring.jpa.show-sql=true

如果使用 application.yml 文件，配置如下：

spring:datasource:url: jdbc:mysql://localhost:3306/bookdb?useSSL=false&serverTimezone=UTCusername: rootpassword: passworddriver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driverjpa:hibernate:ddl-auto: updateshow-sql: true

上述配置中，spring.datasource.url指定了 MySQL 數據庫的連接 URL，其中 “localhost” 是數據庫服務器地址，“3306” 是 MySQL 默認的端口號，“bookdb” 是要連接的數據庫名稱，“?useSSL=false&serverTimezone=UTC” 是一些連接參數，用于關閉 SSL 連接并設置時區為 UTC。spring.datasource.username和spring.datasource.password分別是數據庫的用戶名和密碼。spring.datasource.driver-class-name指定了 MySQL 驅動的類名。spring.jpa.hibernate.ddl-auto配置了 Hibernate 的 DDL（Data Definition Language）自動操作策略，“update” 表示在應用啟動時，Hibernate 會根據實體類的定義自動創建、更新或驗證數據庫表結構。spring.jpa.show-sql設置為true，表示在控制臺顯示執行的 SQL 語句，這對于調試和了解數據庫操作非常有幫助。

配置好數據源后，就可以使用 Spring Data JPA 進行數據庫操作了。首先，定義實體類。在 src/main/java/com/example/demo 目錄下創建一個新的包 entity，然后在該包下創建 Book 實體類，代碼如下：

import javax.persistence.Entity;
import javax.persistence.GeneratedValue;
import javax.persistence.GenerationType;
import javax.persistence.Id;@Entity
public class Book {@Id@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)private Long id;private String title;private String author;// 省略構造函數、Getter和Setter方法public Book() {}public Book(String title, String author) {this.title = title;this.author = author;}public Long getId() {return id;}public void setId(Long id) {this.id = id;}public String getTitle() {return title;}public void setTitle(String title) {this.title = title;}public String getAuthor() {return author;}public void setAuthor(String author) {this.author = author;}
}

在這個實體類中，@Entity注解表示該類是一個 JPA 實體，對應數據庫中的一張表。@Id注解標識該字段為主鍵，@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)表示主鍵采用自增長策略。title和author字段分別表示圖書的標題和作者。

然后，創建 Repository 接口。在 src/main/java/com/example/demo 目錄下創建一個新的包 repository，然后在該包下創建 BookRepository 接口，代碼如下：

import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;public interface BookRepository extends JpaRepository<Book, Long> {
}

BookRepository接口繼承自JpaRepository，JpaRepository是 Spring Data JPA 提供的一個基礎接口，它已經包含了一些常用的 CRUD（Create、Read、Update、Delete）操作方法，如save（保存實體）、findAll（查詢所有實體）、findById（根據 ID 查詢實體）、delete（刪除實體）等。通過繼承JpaRepository，BookRepository接口無需編寫任何實現代碼，就可以直接使用這些方法來操作數據庫中的Book表。

接下來，修改 Service 類，使用BookRepository進行數據庫操作。修改BookServiceImpl類，代碼如下：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;import java.util.List;@Service
public class BookServiceImpl implements BookService {private final BookRepository bookRepository;@Autowiredpublic BookServiceImpl(BookRepository bookRepository) {this.bookRepository = bookRepository;}@Overridepublic List<Book> getAllBooks() {return bookRepository.findAll();}public Book saveBook(Book book) {return bookRepository.save(book);}
}

在修改后的代碼中，通過構造函數注入了BookRepository實例。getAllBooks方法調用bookRepository.findAll()從數據庫中查詢所有圖書。新增的saveBook方法調用bookRepository.save(book)將傳入的圖書對象保存到數據庫中。

最后，根據需要修改 Controller 類，以適應新的業務邏輯。例如，添加保存圖書的接口，修改BookController類，代碼如下：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;import java.util.List;@RestController
@RequestMapping("/books")
public class BookController {private final BookService bookService;@Autowiredpublic BookController(BookService bookService) {this.bookService = bookService;}@GetMappingpublic List<Book> getBooks() {return bookService.getAllBooks();}@PostMappingpublic Book saveBook(@RequestBody Book book) {return bookService.saveBook(book);}
}

在這個 Controller 類中，新增了一個saveBook方法，它使用@PostMapping注解處理 HTTP POST 請求，@RequestBody注解將 HTTP 請求體中的 JSON 數據轉換為Book對象，然后調用bookService.saveBook(book)方法將圖書保存到數據庫中，并返回保存后的圖書對象給客戶端。通過以上步驟，我們成功地將 Spring Boot 應用與 MySQL 數據庫進行了集成，并實現了基本的圖書管理功能，包括查詢所有圖書和保存圖書。

五、高級特性應用

5.1 事務管理

在企業級應用開發中，事務管理是確保數據一致性和完整性的關鍵機制。事務可以被看作是一組數據庫操作的集合，這些操作要么全部成功執行，要么全部失敗回滾，就像一個不可分割的整體。例如，在一個銀行轉賬系統中，從賬戶 A 向賬戶 B 轉賬的操作涉及到兩個核心步驟：從賬戶 A 扣除相應金額，然后向賬戶 B 增加相同金額。這兩個步驟必須作為一個事務來處理，因為如果在扣除賬戶 A 金額后，由于某種原因（如網絡中斷、系統故障等）未能成功向賬戶 B 增加金額，那么賬戶 A 的金額就會出現錯誤減少，導致數據不一致，而事務管理機制能夠避免這種情況的發生，確保要么轉賬操作完全成功，兩個賬戶的金額都正確更新，要么在出現問題時，將賬戶 A 的金額恢復原狀，保證數據的一致性。

在 Spring Boot 中，事務管理主要通過 @Transactional 注解來實現，它為開發者提供了一種聲明式的事務管理方式，極大地簡化了事務處理的代碼編寫。例如，在一個電商系統的訂單處理模塊中，創建訂單時不僅要在訂單表中插入訂單信息，還需要更新庫存表，減少相應商品的庫存數量。下面是一個使用 @Transactional 注解的示例代碼：

import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;@Service
public class OrderService {private final OrderRepository orderRepository;private final InventoryRepository inventoryRepository;public OrderService(OrderRepository orderRepository, InventoryRepository inventoryRepository) {this.orderRepository = orderRepository;this.inventoryRepository = inventoryRepository;}@Transactionalpublic void createOrder(Order order, Long productId, int quantity) {// 插入訂單信息orderRepository.save(order);// 更新庫存inventoryRepository.reduceStock(productId, quantity);}
}

在上述代碼中，createOrder方法上使用了@Transactional注解，這意味著該方法中的所有數據庫操作都被包含在一個事務中。如果在插入訂單信息后，更新庫存時出現異常（比如庫存不足），整個事務將會回滾，訂單信息不會被插入到數據庫中，從而保證了數據的一致性。

@Transactional 注解還支持多種配置參數，以滿足不同的事務管理需求，其中比較重要的是事務的傳播行為和隔離級別。

事務傳播行為定義了方法調用時事務的處理方式，當一個事務方法調用另一個事務方法時，傳播行為決定了新方法如何參與事務。Spring 定義了七種事務傳播行為，常見的有以下幾種：

• REQUIRED（默認）：如果當前存在事務，則加入該事務；如果當前沒有事務，則創建一個新的事務。例如，在一個電商系統中，OrderService中的createOrder方法調用PaymentService中的processPayment方法，若createOrder方法已經在一個事務中，processPayment方法會加入到這個事務中，兩個方法的操作要么都成功提交，要么都失敗回滾；若createOrder方法沒有事務，processPayment方法會創建一個新的事務。
• REQUIRES_NEW：總是創建一個新的事務，如果當前存在事務，則將當前事務掛起。比如在日志記錄場景中，LogService中的logMessage方法使用REQUIRES_NEW傳播行為，無論調用它的方法是否在事務中，它都會開啟一個新的事務來記錄日志，這樣日志記錄操作不會受到其他事務的影響，即使調用方事務回滾，日志也能正常記錄。
• NESTED：如果當前存在事務，則創建一個嵌套事務作為當前事務的子事務來運行；如果當前沒有事務，則創建一個新的事務，與REQUIRED行為相同。嵌套事務可以擁有自己的回滾點，當子事務回滾時，不會影響父事務的其他部分，比如在批量操作中，每個操作可以作為一個子事務，若某個子事務失敗，其他子事務不受影響。

事務隔離級別用于控制多個事務之間的隔離程度，不同的隔離級別決定了一個事務對其他事務的可見性和數據一致性保證。數據庫通常提供以下四種隔離級別：

• READ_UNCOMMITTED：最低的隔離級別，允許事務讀取未提交的數據（臟讀）。例如，事務 A 修改了數據但未提交，事務 B 就可以讀取到這些未提交的數據，如果事務 A 隨后回滾，事務 B 讀取到的數據就是無效的，可能導致數據不一致。
• READ_COMMITTED：允許事務讀取已提交的數據，防止臟讀。但可能發生不可重復讀，即一個事務兩次讀取同一數據，由于其他事務在兩次讀取之間提交了對該數據的修改，導致兩次讀取結果不同。例如，事務 A 讀取了一條數據，事務 B 修改并提交了這條數據，事務 A 再次讀取時，得到的是不同的結果。
• REPEATABLE_READ：事務在讀取數據時，保證在同一事務中數據不會被其他事務修改，防止不可重復讀。但可能會導致幻讀，即事務在讀取滿足某個條件的數據集時，由于其他事務插入了新的數據，再次讀取時發現結果集中多了一些數據。
• SERIALIZABLE：最高的隔離級別，事務完全隔離，避免了臟讀、不可重復讀和幻讀。它通過對事務進行序列化執行，確保事務之間不會相互干擾，但由于并發性能較低，在實際應用中較少使用，因為它會對系統的并發處理能力產生較大影響。

在 Spring Boot 中，可以通過@Transactional注解的isolation屬性來設置事務隔離級別，例如：

@Transactional(isolation = Isolation.SERIALIZABLE)
public void batchUpdate() {// 需要最高隔離級別的批量操作
}

上述代碼將batchUpdate方法的事務隔離級別設置為SERIALIZABLE，適用于對數據一致性要求極高且并發操作較少的場景。

事務回滾是事務管理中的重要機制，當事務中出現異常時，根據配置的回滾規則，事務會回滾到事務開始前的狀態，以保證數據的一致性。默認情況下，Spring 會對運行時異常（繼承自RuntimeException）和錯誤（Error）進行事務回滾，而對于受檢異常（CheckedException），事務不會自動回滾。例如，在UserService中的transferMoney方法中，如果在扣減源賬戶余額后，增加目標賬戶余額時拋出RuntimeException，整個事務會回滾，源賬戶余額不會被扣除 ：

import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;@Service
public class UserService {private final UserRepository userRepository;public UserService(UserRepository userRepository) {this.userRepository = userRepository;}@Transactionalpublic void transferMoney(Long fromAccountId, Long toAccountId, Double amount) {// 扣減源賬戶余額userRepository.debit(fromAccountId, amount);// 模擬異常if (Math.random() < 0.5) {throw new RuntimeException("模擬轉賬失敗");}// 增加目標賬戶余額userRepository.credit(toAccountId, amount);}
}

如果希望對特定的受檢異常也進行事務回滾，可以通過@Transactional注解的rollbackFor屬性來指定，例如：

@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public void transferMoney(Long fromAccountId, Long toAccountId, Double amount) {// 轉賬操作
}

上述代碼中，rollbackFor = Exception.class表示對所有異常（包括受檢異常和運行時異常）都進行事務回滾。

5.2 異常處理

在 Spring Boot 應用開發中，異常處理是保障系統穩定性和用戶體驗的重要環節。一個完善的異常處理機制能夠有效地捕獲和處理應用運行過程中出現的各種異常，避免異常的擴散導致系統崩潰或產生不可預測的行為，同時為用戶提供友好的錯誤提示信息。例如，在一個在線購物系統中，當用戶進行商品查詢時，如果數據庫出現連接異常，若沒有合適的異常處理機制，系統可能會返回一個空白頁面或拋出一個晦澀難懂的錯誤堆棧信息給用戶，這不僅會影響用戶的使用體驗，還可能導致用戶對系統的信任度下降。

Spring Boot 提供了強大的全局異常處理機制，通過創建全局異常處理器，可以統一捕獲并處理 Controller 層拋出的異常，返回統一格式的錯誤響應，使得異常處理邏輯集中化，提高代碼的可維護性和可讀性。實現全局異常處理主要依賴于@ControllerAdvice和@ExceptionHandler注解。@ControllerAdvice用于定義全局的控制器增強，它可以對所有標注了@RequestMapping的控制器方法進行增強處理；@ExceptionHandler則用于定義需要捕獲的異常類型，并指定相應的處理邏輯。

下面是一個簡單的全局異常處理器示例：

import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;@ControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {// 捕獲自定義業務異常@ExceptionHandler(BusinessException.class)public ResponseEntity<String> handleBusinessException(BusinessException ex) {return new ResponseEntity<>("業務異常: " + ex.getMessage(), HttpStatus.BAD_REQUEST);}// 捕獲所有未處理的異常@ExceptionHandler(Exception.class)public ResponseEntity<String> handleGeneralException(Exception ex) {return new ResponseEntity<>("系統異常，請稍后重試: " + ex.getMessage(), HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR);}
}

在上述代碼中，GlobalExceptionHandler類使用了@ControllerAdvice注解，表明它是一個全局異常處理器。handleBusinessException方法使用@ExceptionHandler(BusinessException.class)注解，用于捕獲自定義的業務異常BusinessException，并返回一個包含錯誤信息和HttpStatus.BAD_REQUEST狀態碼的ResponseEntity，表示這是一個客戶端錯誤請求。handleGeneralException方法使用@ExceptionHandler(Exception.class)注解，用于捕獲所有未被其他異常處理器捕獲的異常，返回一個包含通用錯誤信息和HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR狀態碼的ResponseEntity，表示這是一個服務器內部錯誤。

在實際應用中，通常會定義自定義異常類來表示不同類型的業務異常，以便更精確地進行異常處理。例如，在一個用戶管理系統中，可以定義一個UserNotFoundException類來表示用戶未找到的異常：

public class UserNotFoundException extends RuntimeException {public UserNotFoundException(String message) {super(message);}
}

然后在業務邏輯中拋出該異常：

import org.springframework.stereotype.Service;@Service
public class UserService {public User getUserById(Long id) {// 模擬查詢用戶，假設未找到用戶if (id == 1L) {throw new UserNotFoundException("用戶ID為" + id + "的用戶未找到");}// 實際查詢用戶邏輯return new User(id, "張三", "zhangsan@example.com");}
}

在全局異常處理器中添加對UserNotFoundException的處理：

import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;@ControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {// 捕獲用戶未找到異常@ExceptionHandler(UserNotFoundException.class)public ResponseEntity<String> handleUserNotFoundException(UserNotFoundException ex) {return new ResponseEntity<>("用戶未找到: " + ex.getMessage(), HttpStatus.NOT_FOUND);}// 捕獲自定義業務異常@ExceptionHandler(BusinessException.class)public ResponseEntity<String> handleBusinessException(BusinessException ex) {return new ResponseEntity<>("業務異常: " + ex.getMessage(), HttpStatus.BAD_REQUEST);}// 捕獲所有未處理的異常@ExceptionHandler(Exception.class)public ResponseEntity<String> handleGeneralException(Exception ex) {return new ResponseEntity<>("系統異常，請稍后重試: " + ex.getMessage(), HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR);}
}

通過這種方式，當UserService中的getUserById方法拋出UserNotFoundException異常時，全局異常處理器會捕獲該異常，并返回一個狀態碼為HttpStatus.NOT_FOUND（404）的響應，提示用戶未找到相應的資源。

除了返回簡單的錯誤信息字符串，還可以返回一個更結構化的錯誤響應對象，以便客戶端更好地理解和處理錯誤。例如，可以定義一個ErrorResponse類：

import java.time.LocalDateTime;public class ErrorResponse {private final LocalDateTime timestamp;private final int status;private final String error;private final String message;public ErrorResponse(LocalDateTime timestamp, int status, String error, String message) {this.timestamp = timestamp;this.status = status;this.error = error;this.message = message;}// Getter方法public LocalDateTime getTimestamp() {return timestamp;}public int getStatus() {return status;}public String getError() {return error;}public String getMessage() {return message;}
}

然后修改全局異常處理器，返回ErrorResponse對象：

import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;import java.time.LocalDateTime;@ControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {// 捕獲用戶未找到異常@ExceptionHandler(UserNotFoundException.class)public ResponseEntity<ErrorResponse> handleUserNotFoundException(UserNotFoundException ex) {ErrorResponse response = new ErrorResponse(LocalDateTime.now(),HttpStatus.NOT_FOUND.value(),"Not Found","用戶未找到: " + ex.getMessage());return new ResponseEntity<>(response, HttpStatus.NOT_FOUND);}// 捕獲自定義業務異常@ExceptionHandler(BusinessException.class)public ResponseEntity<ErrorResponse> handleBusinessException(BusinessException ex) {ErrorResponse response = new ErrorResponse(LocalDateTime.now(),HttpStatus.BAD_REQUEST.value(),"Bad Request","業務異常: " + ex.getMessage());return new ResponseEntity<>(response, HttpStatus.BAD_REQUEST);}// 捕獲所有未處理的異常@ExceptionHandler(Exception.class)public ResponseEntity<ErrorResponse> handleGeneralException(Exception ex) {ErrorResponse response = new ErrorResponse(LocalDateTime.now(),HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR.value(),"Internal Server Error","系統異常，請稍后重試: " + ex.getMessage());return new ResponseEntity<>(response, HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR);}
}

這樣，客戶端接收到的錯誤響應將包含錯誤發生的時間戳、狀態碼、錯誤類型和詳細錯誤信息，更便于錯誤的排查和處理。

5.3 緩存機制

在現代應用開發中，緩存作為一種重要的性能優化手段，能夠顯著提升系統的響應速度和吞吐量。其核心作用在于將頻繁訪問的數據存儲在高速存儲介質（如內存）中，當后續有相同的數據請求時，直接從緩存中獲取數據，避免了重復查詢底層數據源（如數據庫），從而大大減少了數據獲取的時間開銷。以一個新聞資訊網站為例，新聞的詳情頁面通常被大量用戶頻繁訪問，如果每次請求都從數據庫中查詢新聞內容，數據庫的負載會非常高，且響應速度會隨著訪問量的增加而變慢。而引入緩存機制后，新聞內容在首次被查詢時會被緩存起來，后續用戶請求相同新聞時，直接從緩存中獲取，能夠快速響應用戶請求，同時減輕了數據庫的壓力。

Spring Boot 提供了強大且便捷的緩存支持，通過一系列的緩存注解（如@Cacheable、@CachePut、@CacheEvict等），開發者可以輕松地為應用添加緩存功能。這些注解基于 Spring 的緩存抽象，支持多種緩存實現，如內存緩存（ConcurrentMapCache）、Redis 緩存、EhCache 緩存等，使得開發者可以根據項目的實際需求選擇合適的緩存技術。

@Cacheable注解主要用于查詢操作，它可以將方法的返回值緩存起來，當后續有相同參數的方法調用時，直接從緩存中獲取結果，而無需再次執行方法體。例如，在一個商品管理系統中，查詢商品信息的方法可以使用@Cacheable注解：

import org.springframework.cache.annotation.Cacheable;
import org.springframework.stereotype.Service;@Service
public class ProductService {@Cacheable(value = "products", key = "#productId")public Product getProductById(Long productId) {// 模擬從數據庫查詢商品信息return findProductFromDatabase(productId);}private Product findProductFromDatabase(Long productId) {// 實際的數據庫查詢邏輯return new Product(productId, "iPhone 14", 7999.0);}
}

在上述代碼中，getProductById方法上使用了@Cacheable注解，value = "products"指定了緩存的名稱為products，key = "#productId"表示使用方法參數productId作為緩存的鍵。當第一次調用getProductById(1L)方法時，會執行findProductFromDatabase方法從數據庫中查詢商品信息，并將結果緩存到products緩存中。

六、項目部署與優化

6.1 打包項目

在 Spring Boot 開發中，將項目打包成可執行的 JAR 文件是部署前的關鍵步驟，這一過程能夠將項目的所有依賴、類文件和資源整合到一個文件中，方便在不同環境中運行。常用的構建工具 Maven 和 Gradle 都提供了便捷的打包方式。

如果使用 Maven 進行項目構建，首先需要在項目的 pom.xml 文件中確保已經添加了 Spring Boot Maven 插件，通常在創建 Spring Boot 項目時，該插件會被自動添加。示例配置如下：

<build><plugins><plugin><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId><version>2.7.8</version><executions><execution><goals><goal>repackage</goal></goals></execution></executions></plugin></plugins>
</build>

上述配置中，<version>標簽指定了 Spring Boot Maven 插件的版本，需根據項目實際使用的 Spring Boot 版本進行調整，以確保兼容性。<executions>標簽下的<execution>定義了插件的執行目標，這里的<goal>repackage</goal>表示在構建過程中執行重新打包操作，將項目打包成可執行的 JAR 文件。執行打包命令時，在項目根目錄下打開命令行終端，輸入mvn clean package。clean表示清理上一次構建產生的文件，package表示執行打包操作。執行過程中，Maven 會下載項目所需的依賴（如果本地倉庫中沒有），然后編譯項目源代碼，并將編譯后的類文件、資源文件以及所有依賴打包成一個 JAR 文件，生成的 JAR 文件位于項目的target目錄下。

在打包過程中，若項目中包含測試用例，Maven 會默認運行測試。如果測試用例較多，可能會導致打包時間較長。若希望跳過測試步驟，可以在打包命令中添加-Dmaven.test.skip=true參數，即mvn clean package -Dmaven.test.skip=true。此外，如果對打包后的 JAR 文件命名有特殊要求，可以在pom.xml文件的<build>標簽下添加<finalName>標簽，例如：

<build><finalName>my-custom-app</finalName><plugins><!-- 插件配置 --></plugins>
</build>

這樣，打包生成的 JAR 文件名為my-custom-app.jar，而不是默認的項目名-版本號.jar格式。

對于使用 Gradle 構建的項目，在build.gradle文件中應用 Spring Boot 插件，并進行相關配置。示例配置如下：

plugins {id 'org.springframework.boot' version '2.7.8'id 'io.spring.dependency-management' version '1.0.11.RELEASE'id 'java'
}bootJar {archiveBaseName ='myapp'archiveVersion = '1.0.0'mainClass = 'com.example.demo.DemoApplication'
}

在上述配置中，plugins塊應用了 Spring Boot 插件以及其他相關插件。bootJar塊用于配置打包相關的屬性，archiveBaseName指定了生成的 JAR 文件的基本名稱，archiveVersion指定了版本號，mainClass指定了 Spring Boot 應用的主類，即項目的入口類。執行打包命令時，在項目根目錄下的命令行終端輸入./gradlew bootJar（在 Windows 系統中，如果 Gradle 已添加到系統環境變量，也可直接輸入gradlew bootJar）。Gradle 會根據配置進行項目構建和打包，生成的 JAR 文件同樣位于項目的build/libs目錄下。

與 Maven 類似，Gradle 在打包時也會默認運行測試用例。若要跳過測試，可以在build.gradle文件中添加tasks.withType(Test) { enabled = false }配置，或者在打包命令中添加-x test參數，即./gradlew bootJar -x test。

6.2 部署到服務器

將打包好的 Spring Boot JAR 文件部署到服務器是使應用上線運行的重要環節，這一過程涉及多個步驟，包括上傳文件、運行命令以及設置開機自啟等，以確保應用能夠在服務器環境中穩定運行。

首先是上傳文件，假設服務器運行的是 Linux 系統，并且已經配置好了 SSH 服務，可以使用scp命令將本地的 JAR 文件上傳到服務器指定目錄。例如，本地 JAR 文件路徑為/Users/yourusername/Desktop/demo.jar，服務器 IP 地址為192.168.1.100，服務器登錄用戶名是root，希望將文件上傳到服務器的/data/apps目錄下，在本地命令行終端輸入：

scp /Users/yourusername/Desktop/demo.jar root@192.168.1.100:/data/apps

執行上述命令后，系統會提示輸入服務器的登錄密碼，輸入正確密碼后即可開始上傳文件。如果使用的是 Windows 系統，可以借助工具如 WinSCP 來實現文件上傳，WinSCP 提供了圖形化界面，操作更加直觀。在 WinSCP 中，填寫服務器的 IP 地址、用戶名和密碼，連接成功后，將本地的 JAR 文件拖放到服務器的目標目錄即可。

文件上傳完成后，需要在服務器上運行 JAR 文件。登錄到服務器，切換到 JAR 文件所在目錄，例如cd /data/apps，然后執行命令java -jar demo.jar，即可啟動 Spring Boot 應用。此時，應用會在服務器上運行，并監聽配置文件中指定的端口（默認為 8080）。在實際生產環境中，通常不希望應用在前臺運行，因為這樣會占用當前終端會話，并且當終端關閉時，應用也會停止運行。為了讓應用在后臺運行，可以使用nohup命令，例如：

nohup java -jar demo.jar > app.log 2>&1 &

上述命令中，nohup表示不掛斷地運行命令，即使終端關閉，應用也會繼續運行。> app.log表示將應用的標準輸出重定向到app.log文件中，2>&1表示將標準錯誤輸出也重定向到標準輸出，即同樣輸出到app.log文件中。最后的&表示將命令放在后臺運行。這樣，應用的運行日志會記錄到app.log文件中，方便后續查看和排查問題。

為了使應用在服務器開機時自動啟動，可以借助systemd服務管理工具（適用于大多數基于 systemd 的 Linux 發行版，如 CentOS 7+、Ubuntu 16.04 + 等）。首先，在/etc/systemd/system目錄下創建一個服務單元文件，例如demo.service，內容如下：

[Unit]
Description=Demo Spring Boot Application
After=syslog.target network.target[Service]
User=root
ExecStart=/usr/bin/java -jar /data/apps/demo.jar
Restart=always
RestartSec=5[Install]
WantedBy=multi-user.target

在上述配置中，[Unit]部分用于描述服務的基本信息，Description是服務的描述，After指定了該服務在syslog.target和network.target啟動之后啟動，確保系統日志服務和網絡服務正常運行后再啟動該應用服務。[Service]部分配置了服務的運行參數，User指定了運行服務的用戶，這里為root；ExecStart指定了啟動服務的命令，即運行 JAR 文件的命令；Restart=always表示如果服務意外停止，總是自動重啟；RestartSec=5表示重啟間隔為 5 秒。[Install]部分定義了服務安裝相關的信息，WantedBy=multi-user.target表示將該服務添加到multi-user.target目標中，即在系統進入多用戶模式時自動啟動。

配置好服務單元文件后，需要重新加載systemd配置，使新的服務單元生效，執行命令systemctl daemon-reload。然后，可以使用systemctl命令對服務進行管理，例如啟動服務systemctl start demo.service，停止服務systemctl stop demo.service，重啟服務systemctl restart demo.service，查看服務狀態systemctl status demo.service，并可以使用systemctl enable demo.service命令設置服務開機自啟。

除了傳統的服務器部署方式，使用 Docker 容器化部署也是一種流行且高效的選擇。Docker 能夠將應用及其依賴環境封裝成一個輕量級、可移植的容器，實現跨平臺的部署與運行，并且提供了更好的隔離性和一致性。首先，在 Spring Boot 項目的根目錄下創建一個Dockerfile文件，用于定義容器鏡像的構建過程。一個基本的Dockerfile示例如下：

# 使用官方的Java 8鏡像作為基礎鏡像
FROM openjdk:8-jdk-alpine# 設置工作目錄
WORKDIR /app# 將應用的打包文件復制到容器中
COPY target/demo.jar app.jar# 指定運行時命令
ENTRYPOINT ["java", "-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom", "-jar", "app.jar"]

上述Dockerfile中，FROM openjdk:8-jdk-alpine指定了使用官方的 Java 8 Alpine 版本鏡像作為基礎鏡像，Alpine 是一個輕量級的 Linux 發行版，基于它構建的鏡像體積更小。WORKDIR /app設置了容器內的工作目錄為/app。COPY target/demo.jar app.jar將本地項目打包生成的demo.jar文件復制到容器的/app目錄下，并命名為app.jar。ENTRYPOINT [“java”, “-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom”, “-jar”, “app.jar”]指定了容器啟動時執行的命令，即運行app.jar文件，其中-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom是為了解決 Java 應用在容器中啟動時可能出現的熵池不足問題。

編寫好Dockerfile后，在項目根目錄下打開命令行終端，執行docker build -t demo-app:1.0.0.命令來構建 Docker 鏡像，其中-t參數用于指定鏡像的標簽，格式為鏡像名:版本號，這里鏡像名為demo-app，版本號為1.0.0，最后的.表示當前目錄，即Dockerfile所在的目錄。構建過程中，Docker 會根據Dockerfile中的指令逐步構建鏡像，下載基礎鏡像（如果本地沒有），復制文件，設置運行命令等。構建完成后，可以使用docker images命令查看本地已有的鏡像，確認demo-app:1.0.0鏡像是否構建成功。

鏡像構建成功后，就可以使用docker run命令運行容器。例如，要將容器的 8080 端口映射到主機的 8080 端口，并啟動demo-app:1.0.0鏡像，執行命令docker run -p 8080:8080 demo-app:1.0.0。此時，Spring Boot 應用會在容器中運行，并且可以通過主機的 IP 地址和映射的 8080 端口訪問應用。如果需要在后臺運行容器，可以添加-d參數，即docker run -d -p 8080:8080 demo-app:1.0.0。此外，還可以結合docker-compose工具來管理多個容器的應用，通過編寫docker-compose.yml文件來定義和編排多個服務之間的關系，實現更復雜的部署場景。

6.3 性能優化

在 Spring Boot 應用開發中，性能優化是確保應用在高并發和大數據量場景下穩定、高效運行的關鍵環節，它涉及多個方面，包括數據庫查詢優化、緩存配置以及異步任務處理等。

數據庫查詢的優化對應用性能有著直接且顯著的影響，因為數據庫通常是應用的數據存儲核心，頻繁且低效的查詢會成為性能瓶頸。在優化數據庫查詢時，合理使用索引是提升查詢效率的重要手段。例如，在一個用戶管理系統中，經常需要根據用戶名查詢用戶信息，假設數據庫表結構如下：

CREATE TABLE users (id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,username VARCHAR(50) NOT NULL,password VARCHAR(100) NOT NULL,email VARCHAR(100)
);

如果沒有對username字段添加索引，當執行查詢語句SELECT * FROM users WHERE username = 'testuser’時，數據庫可能需要全表掃描來查找符合條件的記錄，隨著數據量的增加，查詢速度會越來越慢。為username字段添加索引后：

CREATE INDEX idx_username ON users (username);

數據庫在執行相同查詢時，會利用索引快速定位到符合條件的記錄，大大提高查詢效率。此外，優化查詢語句本身也至關重要，應盡量避免復雜的多表關聯查詢，減少不必要的字段選擇。例如，在一個訂單管理系統中，有orders表和order_items表，若要查詢訂單及其關聯的商品信息，盡量避免使用笛卡爾積式的多表關聯查詢，而是使用內連接（INNER JOIN）或左連接（LEFT JOIN）等合適的連接方式，并只選擇需要的字段，如：

SELECT o.order_id, o.order_date, oi.product_name, oi.quantity
FROM orders o
INNER JOIN order_items oi ON o.order_id = oi.order_id;

在使用 Spring Data JPA 進行數據庫操作時，還可以通過自定義查詢方法來優化查詢。例如，在UserRepository接口中定義一個根據用戶名查詢用戶的方法：

import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;
import org.springframework.data.jpa.repository.Query;
import org.springframework.stereotype.Repository;@Repository
public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {@Query("SELECT u FROM User u WHERE u.username = :username")User findByUsername(@Param("username") String username);
}

上述代碼中，通過@Query注解自定義了查詢語句，相比默認的查詢方法，能夠更精確地控制查詢邏輯，提高查詢效率。

緩存的合理配置是提升應用性能的另一重要手段，它可以顯著減少對后端數據庫的訪問次數，從而降低數據庫負載，提高系統響應速度。Spring Boot 提供了強大的緩存支持，通過添加@EnableCaching注解來啟用緩存功能。例如，在一個新聞資訊系統中，新聞列表頁面被大量用戶頻繁訪問，為了減少數據庫查詢壓力，可以對獲取新聞列表的方法進行緩存。首先，在 Spring Boot 應用的主類上添加@EnableCaching注解：

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;@SpringBootApplication
@EnableCaching
public class NewsApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(NewsApplication.class, args);}
}

然后，在服務類中對需要緩存的方法添加@Cacheable注解。假設NewsService類中有一個獲取所有新聞的方法：

import org.springframework.cache.annotation.Cacheable;
import org.springframework.stereotype.Service;import java.util.List;@Service
public class NewsService {@Cacheable("newsList")public List<News> getAllNews() {// 實際從數據庫查詢新聞列表的邏輯return newsRepository.findAll();}
}

在上述代碼中，@Cacheable(“newsList”)注解表示將getAllNews方法的返回值緩存起來，緩存的名稱為newsList。當第一次調用getAllNews方法時，會執行數據庫查詢操作，并將結果緩存起來。后續再次調用該方法時，如果緩存中存在對應的數據，會直接從緩存中獲取，而無需再次查詢數據庫。為了避免緩存數據不一致的問題，還需要為緩存設置合理的過期時間。以使用 Caffeine 作為緩存實現為例，可以在配置類中進行如下配置：

import com.github.benmanes.caffeine.cache.Cache;
import com.github.benmanes.caffeine.cache.Caffeine;
import org.springframework.cache.CacheManager;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;
import org.springframework.cache.caffeine.CaffeineCacheManager;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;import java.util.concurrent.TimeUnit;@Configuration
@EnableCaching
public class CacheConfig {@Beanpublic CacheManager cacheManager() {CaffeineCacheManager cacheManager = new CaffeineCacheManager();Caffeine<Object, Object> caffeine = Caffeine.newBuilder().expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES).maximumSize(1000);cacheManager.setCaffeine(caffeine);return cacheManager;}
}

上述配置中，expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES)表示緩存數據在寫入后 10 分鐘過期，maximumSize(1000)表示緩存的最大容量為 1000 個元素。通過合理設置這些參數，可以在保證緩存數據有效性的同時，避免緩存占用過多內存。
在處理一些耗時操作時，使用異步任務可以顯著提高系統的并發處理能力，減少等待時間，提升用戶體驗。Spring 提供了@Async注解，用于聲明異步方法。

七、總結與展望

通過本次 Spring Boot 實戰案例，我們深入領略了 Spring Boot 在現代 Java 開發中的卓越優勢和強大功能。從基礎的環境搭建，到核心組件的開發，再到高級特性的應用以及項目的部署與優化，Spring Boot 以其簡潔高效的設計理念，極大地提升了開發效率和應用性能。

在開發過程中，我們熟練掌握了 Spring Boot 的自動配置、起步依賴等核心特性，這些特性使得項目的搭建和配置變得輕而易舉。通過自定義配置屬性，我們能夠靈活地調整應用的行為，以適應不同的業務需求。在構建 Web 應用時，Controller、Service 和 Repository 層的合理分層，使代碼結構清晰，易于維護。數據庫集成方面，Spring Data JPA 的使用簡化了數據庫操作，結合事務管理和緩存機制，確保了數據的一致性和系統的高性能。

同時，我們也學習了如何處理異常，通過全局異常處理器統一處理各種異常，為用戶提供了友好的錯誤提示，增強了系統的穩定性和用戶體驗。在項目部署階段，掌握了打包項目和部署到服務器的方法，以及如何通過性能優化手段，如優化數據庫查詢、配置緩存和使用異步任務，進一步提升應用的性能。

展望未來，隨著技術的不斷發展，Spring Boot 也在持續演進，將為開發者帶來更多強大的功能和更便捷的開發體驗。希望讀者能夠基于本次實戰案例，繼續深入學習 Spring Boot 相關技術，探索更多高級特性和應用場景。在實際項目中，靈活運用 Spring Boot 的各種功能，不斷優化和創新，開發出更加高效、穩定和可擴展的應用程序。無論是構建小型 Web 應用，還是大型企業級系統，Spring Boot 都將是您不可或缺的得力助手。