# SpringBoot一站式开发
官网：https://spring.io/projects/spring-boot
> Spring Boot可以轻松创建独立的、基于Spring的生产级应用程序，它可以让你“运行即可”。大多数Spring Boot应用程序只需要少量的Spring配置。
SpringBoot功能：
- 创建独立的Spring应用程序
- 直接嵌入Tomcat、Jetty或Undertow（无需部署WAR包，打包成Jar本身就是一个可以运行的应用程序）
- 提供一站式的“starter”依赖项，以简化Maven配置（需要整合什么框架，直接导对应框架的starter依赖）
- 尽可能自动配置Spring和第三方库（除非特殊情况，否则几乎不需要你进行什么配置）
- 提供生产就绪功能，如指标、运行状况检查和外部化配置
- 没有代码生成，也没有XML配置的要求（XML是什么，好吃吗）
SpringBoot是现在最主流的开发框架，它提供了一站式的开发体验，大幅度提高了我们的开发效率。
## 走进SpringBoot
在SSM阶段，当我们需要搭建一个基于Spring全家桶的Web应用程序时，我们不得不做大量的依赖导入和框架整合相关的Bean定义，光是整合框架就花费了我们大量的时间，但是实际上我们发现，整合框架其实基本都是一些固定流程，我们每创建一个新的Web应用程序，基本都会使用同样的方式去整合框架，我们完全可以将一些重复的配置作为约定，只要框架遵守这个约定，为我们提供默认的配置就好，这样就不用我们再去配置了，约定优于配置！
而SpringBoot正是将这些过程大幅度进行了简化，它可以自动进行配置，我们只需要导入对应的启动器（starter）依赖即可。
完成本阶段的学习，基本能够胜任部分网站系统的后端开发工作，也建议同学们学习完SpringBoot之后寻找合适的队友去参加计算机项目相关的高校竞赛。
我们可以通过IDEA来演示如何快速创建一个SpringBoot项目，并且无需任何配置，就可以实现Bean注册。
## SpringBoot项目文件结构
我们在创建SpringBoot项目之后，首先会自动生成一个主类，而主类中的`main`方法中调用了`SpringApplication`类的静态方法来启动整个SpringBoot项目，并且我们可以看到主类的上方有一个`@SpringBootApplication`注解：
```java
@SpringBootApplication
public class SpringBootTestApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(SpringBootTestApplication.class, args);
}
}
```
同时还自带了一个测试类，测试类的上方仅添加了一个`@SpringBootTest`注解：
```java
@SpringBootTest
class SpringBootTestApplicationTests {
@Test
void contextLoads() {
}
}
```
我们接着来看Maven中写了哪些内容：
```xml
4.0.0
org.springframework.boot
spring-boot-starter-parent
2.6.2
com.example
springboot-study
0.0.1-SNAPSHOT
SpringBootTest
SpringBootTest
1.8
org.springframework.boot
spring-boot-starter
org.springframework.boot
spring-boot-starter-test
test
org.springframework.boot
spring-boot-maven-plugin
```
除了以上这些文件以外，我们的项目目录下还有：
* .gitignore - Git忽略名单，下一章我们会专门讲解Git版本控制。
* application.properties - SpringBoot的配置文件，所有依赖的配置都在这里编写，但是一般情况下只需要配置必要项即可。
***
## 整合Web相关框架
我们来看一下，既然我们前面提到SpringBoot会内嵌一个Tomcat服务器，也就是说我们的Jar打包后，相当于就是一个可以直接运行的应用程序，我们来看一下如何创建一个SpringBootWeb项目。
这里我们演示使用IDEA来创建一个基于SpringBoot的Web应用程序。
### 它是真的快
创建完成后，直接开启项目，我们就可以直接访问：http://localhost:8080/，我们可以看到，但是由于我们没有编写任何的请求映射，所以没有数据。我们可以来看看日志：
```
2022-01-06 22:17:46.308 INFO 853 --- [ main] c.example.SpringBootWebTestApplication : Starting SpringBootWebTestApplication using Java 1.8.0_312 on NagodeMacBook-Pro.local with PID 853 (/Users/nagocoler/Downloads/SpringBootWebTest/target/classes started by nagocoler in /Users/nagocoler/Downloads/SpringBootWebTest)
2022-01-06 22:17:46.309 INFO 853 --- [ main] c.example.SpringBootWebTestApplication : No active profile set, falling back to default profiles: default
2022-01-06 22:17:46.629 INFO 853 --- [ main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer : Tomcat initialized with port(s): 8080 (http)
2022-01-06 22:17:46.632 INFO 853 --- [ main] o.apache.catalina.core.StandardService : Starting service [Tomcat]
2022-01-06 22:17:46.632 INFO 853 --- [ main] org.apache.catalina.core.StandardEngine : Starting Servlet engine: [Apache Tomcat/9.0.56]
2022-01-06 22:17:46.654 INFO 853 --- [ main] o.a.c.c.C.[Tomcat].[localhost].[/] : Initializing Spring embedded WebApplicationContext
2022-01-06 22:17:46.654 INFO 853 --- [ main] w.s.c.ServletWebServerApplicationContext : Root WebApplicationContext: initialization completed in 325 ms
2022-01-06 22:17:46.780 INFO 853 --- [ main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer : Tomcat started on port(s): 8080 (http) with context path ''
2022-01-06 22:17:46.785 INFO 853 --- [ main] c.example.SpringBootWebTestApplication : Started SpringBootWebTestApplication in 0.62 seconds (JVM running for 0.999)
2022-01-06 22:18:02.979 INFO 853 --- [nio-8080-exec-1] o.a.c.c.C.[Tomcat].[localhost].[/] : Initializing Spring DispatcherServlet 'dispatcherServlet'
2022-01-06 22:18:02.979 INFO 853 --- [nio-8080-exec-1] o.s.web.servlet.DispatcherServlet : Initializing Servlet 'dispatcherServlet'
2022-01-06 22:18:02.980 INFO 853 --- [nio-8080-exec-1] o.s.web.servlet.DispatcherServlet : Completed initialization in 1 ms
```
我们可以看到，日志中除了最基本的SpringBoot启动日志以外，还新增了内嵌Web服务器（Tomcat）的启动日志，并且显示了当前Web服务器所开放的端口，并且自动帮助我们初始化了DispatcherServlet，但是我们只是创建了项目，导入了web相关的starter依赖，没有进行任何的配置，实际上它使用的是starter提供的默认配置进行初始化的。
由于SpringBoot是自动扫描的，因此我们直接创建一个Controller即可被加载：
```java
@Controller
public class MainController {
//直接访问http://localhost:8080/index即可，不用加web应用程序名称了
@RequestMapping("/index")
@ResponseBody
public String index(){
return "你好，欢迎访问主页！";
}
}
```
我们几乎没有做任何配置，但是可以直接开始配置Controller，SpringBoot创建一个Web项目的速度就是这么快！
它还可以自动识别类型，如果我们返回的是一个对象类型的数据，那么它会自动转换为JSON数据格式，无需配置：
```java
@Data
public class Student {
int sid;
String name;
String sex;
}
```
```java
@RequestMapping("/student")
@ResponseBody
public Student student(){
Student student = new Student();
student.setName("小明");
student.setSex("男");
student.setSid(10);
return student;
}
```
最后浏览器能够直接得到`application/json`的响应数据，就是这么方便。
### 修改Web相关配置
如果我们需要修改Web服务器的端口或是一些其他的内容，我们可以直接在`application.properties`中进行修改，它是整个SpringBoot的配置文件：
```properties
# 修改端口为80
server.port=80
```
我们还可以编写自定义的配置项，并在我们的项目中通过`@Value`直接注入：
```properties
test.data=100
```
```java
@Controller
public class MainController {
@Value("${test.data}")
int data;
```
通过这种方式，我们就可以更好地将一些需要频繁修改的配置项写在配置文件中，并通过注解方式去获取值。
配置文件除了使用`properties`格式以外，还有一种叫做`yaml`格式，它的语法如下：
```yaml
一级目录:
二级目录:
三级目录1: 值
三级目录2: 值
三级目录List:
- 元素1
- 元素2
- 元素3
```
我们可以看到，每一级目录都是通过缩进（不能使用Tab，只能使用空格）区分，并且键和值之间需要添加冒号+空格来表示。
SpringBoot也支持这种格式的配置文件，我们可以将`application.properties`修改为`application.yml`或是`application.yaml`来使用YAML语法编写配置：
```yaml
server:
port: 80
```
### 整合SpringSecurity依赖
我们接着来整合一下SpringSecurity依赖，继续感受SpringBoot带来的光速开发体验，只需要导入SpringSecurity的Starter依赖即可：
```xml
org.springframework.boot
spring-boot-starter-security
```
导入依赖后，我们直接启动SpringBoot应用程序，可以发现SpringSecurity已经生效了。
并且SpringSecurity会自动为我们生成一个默认用户`user`，它的密码会出现在日志中：
```
2022-01-06 23:10:51.329 INFO 2901 --- [ main] o.apache.catalina.core.StandardService : Starting service [Tomcat]
2022-01-06 23:10:51.329 INFO 2901 --- [ main] org.apache.catalina.core.StandardEngine : Starting Servlet engine: [Apache Tomcat/9.0.56]
2022-01-06 23:10:51.350 INFO 2901 --- [ main] o.a.c.c.C.[Tomcat].[localhost].[/] : Initializing Spring embedded WebApplicationContext
2022-01-06 23:10:51.351 INFO 2901 --- [ main] w.s.c.ServletWebServerApplicationContext : Root WebApplicationContext: initialization completed in 341 ms
2022-01-06 23:10:51.469 INFO 2901 --- [ main] .s.s.UserDetailsServiceAutoConfiguration :
Using generated security password: ff24bee3-e1b7-4309-9609-d32618baf5cb
```
其中`ff24bee3-e1b7-4309-9609-d32618baf5cb`就是随机生成的一个密码，我们可以使用此用户登录。
我们也可以在配置文件中直接配置：
```yaml
spring:
security:
user:
name: test # 用户名
password: 123456 # 密码
roles: # 角色
- user
- admin
```
实际上这样的配置方式就是一个`inMemoryAuthentication`，只是我们可以直接配置而已。
当然，页面的控制和数据库验证我们还是需要提供`WebSecurityConfigurerAdapter`的实现类去完成：
```java
@Configuration
public class SecurityConfiguration extends WebSecurityConfigurerAdapter {
@Override
protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
http
.authorizeRequests()
.antMatchers("/login").permitAll()
.anyRequest().hasRole("user")
.and()
.formLogin();
}
}
```
注意这里不需要再添加`@EnableWebSecurity`了，因为starter依赖已经帮我们添加了。
使用了SpringBoot之后，我们发现，需要什么功能，只需要导入对应的starter依赖即可，甚至都不需要你去进行额外的配置，你只需要关注依赖本身的必要设置即可，大大提高了我们的开发效率。
***
## 整合Mybatis框架
我们接着来看如何整合Mybatis框架，同样的，我们只需要导入对应的starter依赖即可：
```xml
org.mybatis.spring.boot
mybatis-spring-boot-starter
2.2.0
mysql
mysql-connector-java
```
导入依赖后，直接启动会报错，是因为有必要的配置我们没有去编写，我们需要指定数据源的相关信息：
```yaml
spring:
datasource:
url: jdbc:mysql://localhost:3306
username: root
password: 123456
driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
```
再次启动，成功。
我们发现日志中会出现这样一句话：
```
2022-01-07 12:32:09.106 WARN 6917 --- [ main] o.m.s.mapper.ClassPathMapperScanner : No MyBatis mapper was found in '[com.example]' package. Please check your configuration.
```
这是Mybatis自动扫描输出的语句，导入依赖后，我们不需要再去设置Mybatis的相关Bean了，也不需要添加任何`@MapperSacn`注解，因为starter已经帮助我们做了，它会自动扫描项目中添加了`@Mapper`注解的接口，直接将其注册为Bean，不需要进行任何配置。
```java
@Mapper
public interface MainMapper {
@Select("select * from users where username = #{username}")
UserData findUserByName(String username);
}
```
当然，如果你觉得每个接口都去加一个`@Mapper`比较麻烦的话也可以用回之前的方式，直接`@MapperScan`使用包扫描。
添加Mapper之后，使用方法和SSM阶段是一样的，我们可以将其与SpringSecurity结合使用：
```java
@Service
public class UserAuthService implements UserDetailsService {
@Resource
MainMapper mapper;
@Override
public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
UserData data = mapper.findUserByName(username);
if(data == null) throw new UsernameNotFoundException("用户 "+username+" 登录失败，用户名不存在！");
return User
.withUsername(data.getUsername())
.password(data.getPassword())
.roles(data.getRole())
.build();
}
}
```
最后配置一下自定义验证即可，注意这样之前配置文件里面配置的用户就失效了：
```java
@Override
protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
auth
.userDetailsService(service)
.passwordEncoder(new BCryptPasswordEncoder());
}
```
在首次使用时，我们发现日志中输出以以下语句：
```
2022-01-07 12:39:40.559 INFO 6930 --- [nio-8080-exec-3] com.zaxxer.hikari.HikariDataSource : HikariPool-1 - Starting...
2022-01-07 12:39:41.033 INFO 6930 --- [nio-8080-exec-3] com.zaxxer.hikari.HikariDataSource : HikariPool-1 - Start completed.
```
实际上，SpringBoot会自动为Mybatis配置数据源，默认使用的就是`HikariCP`数据源。
***
## 整合Thymeleaf框架
整合Thymeleaf也只需导入对应的starter即可：
```xml
org.springframework.boot
spring-boot-starter-thymeleaf
```
接着我们只需要直接使用即可：
```java
@RequestMapping("/index")
public String index(){
return "index";
}
```
但是注意，这样只能正常解析HTML页面，但是js、css等静态资源我们需要进行路径指定，不然无法访问，我们在配文件中配置一下静态资源的访问前缀：
```yaml
spring:
mvc:
static-path-pattern: /static/**
```
接着我们像之前一样，把登陆页面实现一下吧。
```html
```
***
## 日志系统
SpringBoot为我们提供了丰富的日志系统，它几乎是开箱即用的。
### 日志门面和日志实现
我们首先要区分一下，什么是日志门面（Facade）什么是日志实现，我们之前学习的JUL实际上就是一种日志实现，我们可以直接使用JUL为我们提供的日志框架来规范化打印日志，而日志门面，如Slf4j，是把不同的日志系统的实现进行了具体的抽象化，只提供了统一的日志使用接口，使用时只需要按照其提供的接口方法进行调用即可，由于它只是一个接口，并不是一个具体的可以直接单独使用的日志框架，所以最终日志的格式、记录级别、输出方式等都要通过接口绑定的具体的日志系统来实现，这些具体的日志系统就有log4j、logback、java.util.logging等，它们才实现了具体的日志系统的功能。
日志门面和日志实现就像JDBC和数据库驱动一样，一个是画大饼的，一个是真的去做饼的。
但是现在有一个问题就是，不同的框架可能使用了不同的日志框架，如果这个时候出现众多日志框架并存的情况，我们现在希望的是所有的框架一律使用日志门面（Slf4j）进行日志打印，这时该怎么去解决？我们不可能将其他框架依赖的日志框架替换掉，直接更换为Slf4j吧，这样显然不现实。
这时，可以采取类似于偷梁换柱的做法，只保留不同日志框架的接口和类定义等关键信息，而将实现全部定向为Slf4j调用。相当于有着和原有日志框架一样的外壳，对于其他框架来说依然可以使用对应的类进行操作，而具体如何执行，真正的内心已经是Slf4j的了。
所以，SpringBoot为了统一日志框架的使用，做了这些事情：
* 直接将其他依赖以前的日志框架剔除
* 导入对应日志框架的Slf4j中间包
* 导入自己官方指定的日志实现，并作为Slf4j的日志实现层
### 在SpringBoot中打印日志信息
SpringBoot使用的是Slf4j作为日志门面，Logback（[Logback](http://logback.qos.ch/) 是log4j 框架的作者开发的新一代日志框架，它效率更高、能够适应诸多的运行环境，同时天然支持SLF4J）作为日志实现，对应的依赖为：
```xml
org.springframework.boot
spring-boot-starter-logging
```
此依赖已经被包含了，所以我们如果需要打印日志，可以像这样：
```java
@RequestMapping("/login")
public String login(){
Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MainController.class);
logger.info("用户访问了一次登陆界面");
return "login";
}
```
因为我们使用了Lombok，所以直接一个注解也可以搞定哦：
```java
@Slf4j
@Controller
public class MainController {
@RequestMapping("/login")
public String login(){
log.info("用户访问了一次登陆界面");
return "login";
}
```
日志级别从低到高分为TRACE < DEBUG < INFO < WARN < ERROR < FATAL，SpringBoot默认只会打印INFO以上级别的信息。
### 配置Logback日志
Logback官网：https://logback.qos.ch
和JUL一样，Logback也能实现定制化，我们可以编写对应的配置文件，SpringBoot推荐将配置文件名称命名为`logback-spring.xml`表示这是SpringBoot下Logback专用的配置，可以使用SpringBoot 的高级Profile功能，它的内容类似于这样：
```xml
```
最外层由`configuration`包裹，一旦编写，那么就会替换默认的配置，所以如果内部什么都不写的话，那么会导致我们的SpringBoot项目没有配置任何日志输出方式，控制台也不会打印日志。
我们接着来看如何配置一个控制台日志打印，我们可以直接导入并使用SpringBoot为我们预设好的日志格式，在`org/springframework/boot/logging/logback/defaults.xml`中已经帮我们把日志的输出格式定义好了，我们只需要设置对应的`appender`即可：
```xml
```
导入后，我们利用预设的日志格式创建一个控制台日志打印：
```xml
${CONSOLE_LOG_PATTERN}
${CONSOLE_LOG_CHARSET}
```
配置完成后，我们发现控制台已经可以正常打印日志信息了。
接着我们来看看如何开启文件打印，我们只需要配置一个对应的Appender即可：
```xml
${FILE_LOG_PATTERN}
${FILE_LOG_CHARSET}
log/%d{yyyy-MM-dd}-spring-%i.log
true
7
10MB
```
配置完成后，我们可以看到日志文件也能自动生成了。
我们也可以魔改官方提供的日志格式，官方文档：https://logback.qos.ch/manual/layouts.html
这里需要提及的是MDC机制，Logback内置的日志字段还是比较少，如果我们需要打印有关业务的更多的内容，包括自定义的一些数据，需要借助logback MDC机制，MDC为“Mapped Diagnostic Context”（映射诊断上下文），即将一些运行时的上下文数据通过logback打印出来；此时我们需要借助org.sl4j.MDC类。
比如我们现在需要记录是哪个用户访问我们网站的日志，只要是此用户访问我们网站，都会在日志中携带该用户的ID，我们希望每条日志中都携带这样一段信息文本，而官方提供的字段无法实现此功能，这时就需要使用MDC机制：
```java
@Slf4j
@Controller
public class MainController {
@RequestMapping("/login")
public String login(){
//这里就用Session代替ID吧
MDC.put("reqId", request.getSession().getId());
log.info("用户访问了一次登陆界面");
return "login";
}
```
通过这种方式，我们就可以向日志中传入自定义参数了，我们日志中添加这样一个占位符`%X{键值}`，名字保持一致：
```xml
%clr([%X{reqId}]){faint}
```
这样当我们向MDC中添加信息后，只要是当前线程（本质是ThreadLocal实现）下输出的日志，都会自动替换占位符。
### 自定义Banner
我们在之前发现，实际上Banner部分和日志部分是独立的，SpringBoot启动后，会先打印Banner部分，那么这个Banner部分是否可以自定义呢？答案是可以的。
我们可以直接来配置文件所在目录下创建一个名为`banner.txt`的文本文档，内容随便你：
```txt
// _ooOoo_ //
// o8888888o //
// 88" . "88 //
// (| ^_^ |) //
// O\ = /O //
// ____/`---'\____ //
// .' \\| |// `. //
// / \\||| : |||// \ //
// / _||||| -:- |||||- \ //
// | | \\\ - /// | | //
// | \_| ''\---/'' | | //
// \ .-\__ `-` ___/-. / //
// ___`. .' /--.--\ `. . ___ //
// ."" '< `.___\_<|>_/___.' >'"". //
// | | : `- \`.;`\ _ /`;.`/ - ` : | | //
// \ \ `-. \_ __\ /__ _/ .-` / / //
// ========`-.____`-.___\_____/___.-`____.-'======== //
// `=---=' //
// ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ //
// 佛祖保佑 永无BUG 永不修改 //
```
可以使用在线生成网站进行生成自己的个性Banner：https://www.bootschool.net/ascii
我们甚至还可以使用颜色代码来为文本切换颜色：
```
${AnsiColor.BRIGHT_GREEN} //绿色
```
也可以获取一些常用的变量信息：
```
${AnsiColor.YELLOW} 当前 Spring Boot 版本：${spring-boot.version}
```
玩的开心！
***
## 多环境配置
在日常开发中，我们项目会有多个环境。例如开发环境（develop）也就是我们研发过程中疯狂敲代码修BUG阶段，生产环境（production ）项目开发得差不多了，可以放在服务器上跑了。不同的环境下，可能我们的配置文件也存在不同，但是我们不可能切换环境的时候又去重新写一次配置文件，所以我们可以将多个环境的配置文件提前写好，进行自由切换。
由于SpringBoot只会读取`application.properties`或是`application.yml`文件，那么怎么才能实现自由切换呢？SpringBoot给我们提供了一种方式，我们可以通过配置文件指定：
```yaml
spring:
profiles:
active: dev
```
接着我们分别创建两个环境的配置文件，`application-dev.yml`和`application-prod.yml`分别表示开发环境和生产环境的配置文件，比如开发环境我们使用的服务器端口为8080，而生产环境下可能就需要设置为80或是443端口，那么这个时候就需要不同环境下的配置文件进行区分：
```yaml
server:
port: 8080
```
```yaml
server:
port: 80
```
这样我们就可以灵活切换生产环境和开发环境下的配置文件了。
SpringBoot自带的Logback日志系统也是支持多环境配置的，比如我们想在开发环境下输出日志到控制台，而生产环境下只需要输出到文件即可，这时就需要进行环境配置：
```xml
```
注意`springProfile`是区分大小写的！
那如果我们希望生产环境中不要打包开发环境下的配置文件呢，我们目前虽然可以切换开发环境，但是打包的时候依然是所有配置文件全部打包，这样总感觉还欠缺一点完美，因此，打包的问题就只能找Maven解决了，Maven也可以设置多环境：
```xml
dev
true
dev
prod
false
prod
```
接着，我们需要根据环境的不同，排除其他环境的配置文件：
```xml
src/main/resources
application*.yml
src/main/resources
true
application.yml
application-${environment}.yml
```
接着，我们可以直接将Maven中的`environment`属性，传递给SpringBoot的配置文件，在构建时替换为对应的值：
```yaml
spring:
profiles:
active: '@environment@' #注意YAML配置文件需要加单引号，否则会报错
```
这样，根据我们Maven环境的切换，SpringBoot的配置文件也会进行对应的切换。
最后我们打开Maven栏目，就可以自由切换了，直接勾选即可，注意切换环境之后要重新加载一下Maven项目，不然不会生效！
***
## 打包运行
现在我们的SpringBoot项目编写完成了，那么如何打包运行呢？非常简单，只需要点击Maven生命周期中的`package`即可，它会自动将其打包为可直接运行的Jar包，第一次打包可能会花费一些时间下载部分依赖的源码一起打包进Jar文件。
我们发现在打包的过程中还会完整的将项目跑一遍进行测试，如果我们不想测试直接打包，可以手动使用以下命令：
```shell
mvn package -DskipTests
```
打包后，我们会直接得到一个名为`springboot-study-0.0.1-SNAPSHOT.jar`的文件，这时在CMD窗口中输入命令：
```shell
java -jar springboot-study-0.0.1-SNAPSHOT.jar
```
输入后，可以看到我们的Java项目成功运行起来了，如果手动关闭窗口会导致整个项目终止运行。
***
## 再谈Spring框架
**注意：**开始本部分前，建议先完成SSM阶段的Spring源码讲解部分。
我们在SpringBoot阶段，需要继续扩充Spring框架的相关知识，来巩固和强化对于Spring框架的认识。
### 任务调度
为了执行某些任务，我们可能需要一些非常规的操作，比如我们希望使用多线程来处理我们的结果或是执行一些定时任务，到达指定时间再去执行。
这时我们首先想到的就是创建一个新的线程来处理，或是使用TimerTask来完成定时任务，但是我们有了Spring框架之后，就不用这样了，因为Spring框架为我们提供了更加便捷的方式进行任务调度。
#### 异步任务
需要使用Spring异步任务支持，我们需要在配置类上添加`@EnableAsync`或是在SpringBoot的启动类上添加也可以。
```java
@EnableAsync
@SpringBootApplication
public class SpringBootWebTestApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(SpringBootWebTestApplication.class, args);
}
}
```
接着我们只需要在需要异步执行的方法上，添加`@Async`注解即可将此方法标记为异步，当此方法被调用时，会异步执行，也就是新开一个线程执行，不是在当前线程执行。
```java
@Service
public class TestService {
@Async
public void test(){
try {
Thread.sleep(3000);
System.out.println("我是异步任务！");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
```
```java
@RequestMapping("/login")
public String login(HttpServletRequest request){
service.test();
System.out.println("我是同步任务！");
return "login";
}
```
实际上这也是得益于AOP机制，通过线程池实现，但是也要注意，正是因为它是AOP机制的产物，所以它只能是在Bean中才会生效！
使用 @Async 注释的方法可以返回 'void' 或 "Future" 类型，Future是一种用于接收任务执行结果的一种类型，我们会在Java并发编程中进行讲解，这里暂时不做介绍。
#### 定时任务
看完了异步任务，我们接着来看定时任务，定时任务其实就是指定在哪个时候再去执行，在JavaSE阶段我们使用过TimerTask来执行定时任务。
Spring中的定时任务是全局性质的，当我们的Spring程序启动后，那么定时任务也就跟着启动了，我们可以在配置类上添加`@EnableScheduling`或是在SpringBoot的启动类上添加也可：
```java
@EnableAsync
@EnableScheduling
@SpringBootApplication
public class SpringBootWebTestApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(SpringBootWebTestApplication.class, args);
}
}
```
接着我们可以创建一个定时任务配置类，在配置类里面编写定时任务：
```java
@Configuration
public class ScheduleConfiguration {
@Scheduled(fixedRate = 2000)
public void task(){
System.out.println("我是定时任务！"+new Date());
}
}
```
我们注意到` @Scheduled`中有很多参数，我们需要指定'cron', 'fixedDelay(String)', or 'fixedRate(String)'的其中一个，否则无法创建定时任务，他们的区别如下：
* fixedDelay：在上一次定时任务执行完之后，间隔多久继续执行。
* fixedRate：无论上一次定时任务有没有执行完成，两次任务之间的时间间隔。
* cron：使用cron表达式来指定任务计划。
这里重点讲解一下cron表达式：https://blog.csdn.net/sunnyzyq/article/details/98597252
### 监听器
监听器对我们来说也是一个比较陌生的概念，那么何谓监听呢？
监听实际上就是等待某个事件的触发，当事件触发时，对应事件的监听器就会被通知。
```java
@Component
public class TestListener implements ApplicationListener {
@Override
public void onApplicationEvent(ContextRefreshedEvent event) {
System.out.println(event.getApplicationContext());
}
}
```
通过监听事件，我们就可以在对应的时机进行一些额外的处理，我们可以通过断点调试来查看一个事件是如何发生，以及如何通知监听器的。
通过阅读源码，我们得知，一个事件实际上就是通过`publishEvent`方法来进行发布的，我们也可以自定义我们自己项目中的事件，并注册对应的监听器进行处理。
```java
public class TestEvent extends ApplicationEvent { //需要继承ApplicationEvent
public TestEvent(Object source) {
super(source);
}
}
```
```java
@Component
public class TestListener implements ApplicationListener {
@Override
public void onApplicationEvent(TestEvent event) {
System.out.println("自定义事件发生了："+event.getSource());
}
}
```
```java
@Resource
ApplicationContext context;
@RequestMapping("/login")
public String login(HttpServletRequest request){
context.publishEvent(new TestEvent("有人访问了登录界面！"));
return "login";
}
```
这样，我们就实现了自定义事件发布和监听。
### Aware系列接口
我们在之前讲解Spring源码时，经常会发现某些类的定义上，除了我们当时讲解的继承关系以外，还实现了一些接口，他们的名称基本都是`xxxxAware`，比如我们在讲解SpringSecurity的源码中，AbstractAuthenticationProcessingFilter类就是这样：
```java
public abstract class AbstractAuthenticationProcessingFilter extends GenericFilterBean implements ApplicationEventPublisherAware, MessageSourceAware {
protected ApplicationEventPublisher eventPublisher;
protected AuthenticationDetailsSource authenticationDetailsSource = new WebAuthenticationDetailsSource();
private AuthenticationManager authenticationManager;
...
```
我们发现它除了继承自GenericFilterBean之外，还实现了ApplicationEventPublisherAware和MessageSourceAware接口，那么这些Aware接口到底是干嘛的呢？
Aware的中文意思为**感知**。简单来说，他就是一个标识，实现此接口的类会获得某些感知能力，Spring容器会在Bean被加载时，根据类实现的感知接口，会调用类中实现的对应感知方法。
比如AbstractAuthenticationProcessingFilter就实现了ApplicationEventPublisherAware接口，此接口的感知功能为事件发布器，在Bean加载时，会调用实现类中的`setApplicationEventPublisher`方法，而AbstractAuthenticationProcessingFilter类则利用此方法，在Bean加载阶段获得了容器的事件发布器，以便之后发布事件使用。
```java
public void setApplicationEventPublisher(ApplicationEventPublisher eventPublisher) {
this.eventPublisher = eventPublisher; //直接存到成员变量
}
```
```java
protected void successfulAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain chain, Authentication authResult) throws IOException, ServletException {
SecurityContext context = SecurityContextHolder.createEmptyContext();
context.setAuthentication(authResult);
SecurityContextHolder.setContext(context);
if (this.logger.isDebugEnabled()) {
this.logger.debug(LogMessage.format("Set SecurityContextHolder to %s", authResult));
}
this.rememberMeServices.loginSuccess(request, response, authResult);
//在这里使用
if (this.eventPublisher != null) {
this.eventPublisher.publishEvent(new InteractiveAuthenticationSuccessEvent(authResult, this.getClass()));
}
this.successHandler.onAuthenticationSuccess(request, response, authResult);
}
```
同样的，除了ApplicationEventPublisherAware接口外，我们再来演示一个接口，比如：
```java
@Service
public class TestService implements BeanNameAware {
@Override
public void setBeanName(String s) {
System.out.println(s);
}
}
```
BeanNameAware就是感知Bean名称的一个接口，当Bean被加载时，会调用`setBeanName`方法并将Bean名称作为参数传递。
有关所有的Aware这里就不一一列举了。
***
## 探究SpringBoot实现原理
**注意：**难度较大，本版块作为选学内容，在开始前，必须完成SSM阶段源码解析部分的学习。
我们在前面的学习中切实感受到了SpringBoot为我们带来的便捷，那么它为何能够实现如此快捷的开发模式，starter又是一个怎样的存在，它是如何进行自动配置的，我们现在就开始研究。
### 启动原理
首先我们来看看，SpringBoot项目启动之后，做了什么事情，SpringApplication中的静态`run`方法：
```java
public static ConfigurableApplicationContext run(Class primarySource, String... args) {
return run(new Class[]{primarySource}, args);
}
```
套娃如下：
```java
public static ConfigurableApplicationContext run(Class[] primarySources, String[] args) {
return (new SpringApplication(primarySources)).run(args);
}
```
我们发现，这里直接new了一个新的SpringApplication对象，传入我们的主类作为构造方法参数，并调用了非static的`run`方法，我们先来看看构造方法里面做了什么事情：
```java
public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class... primarySources) {
...
this.resourceLoader = resourceLoader;
Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");
this.primarySources = new LinkedHashSet(Arrays.asList(primarySources));
//这里是关键，这里会判断当前SpringBoot应用程序是否为Web项目，并返回当前的项目类型
//deduceFromClasspath是根据类路径下判断是否包含SpringBootWeb依赖，如果不包含就是NONE类型，包含就是SERVLET类型
this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();
this.bootstrapRegistryInitializers = new ArrayList(this.getSpringFactoriesInstances(BootstrapRegistryInitializer.class));
//创建所有ApplicationContextInitializer实现类的对象
this.setInitializers(this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));
this.setListeners(this.getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
this.mainApplicationClass = this.deduceMainApplicationClass();
}
```
关键就在这里了，它是如何知道哪些类是ApplicationContextInitializer的实现类的呢？
这里就要提到spring.factories了，它是 Spring 仿造Java SPI实现的一种类加载机制。它在 META-INF/spring.factories 文件中配置接口的实现类名称，然后在程序中读取这些配置文件并实例化。这种自定义的SPI机制是 Spring Boot Starter 实现的基础。
SPI的常见例子：
- 数据库驱动加载接口实现类的加载：JDBC加载不同类型数据库的驱动
- 日志门面接口实现类加载：SLF4J加载不同提供商的日志实现类
说白了就是人家定义接口，但是实现可能有很多种，但是核心只提供接口，需要我们按需选择对应的实现，这种方式是高度解耦的。
我们来看看`getSpringFactoriesInstances`方法做了什么：
```java
private Collection getSpringFactoriesInstances(Class type, Class[] parameterTypes, Object... args) {
//获取当前的类加载器
ClassLoader classLoader = this.getClassLoader();
//获取所有依赖中 META-INF/spring.factories 中配置的对应接口类的实现类列表
Set names = new LinkedHashSet(SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader));
//根据上方列表，依次创建实例对象
List instances = this.createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes, classLoader, args, names);
//根据对应类上的Order接口或是注解进行排序
AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);
//返回实例
return instances;
}
```
其中`SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames`正是读取配置的核心部分，我们后面还会遇到。
接着我们来看run方法里面做了什么事情。
```java
public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
long startTime = System.nanoTime();
DefaultBootstrapContext bootstrapContext = this.createBootstrapContext();
ConfigurableApplicationContext context = null;
this.configureHeadlessProperty();
//获取所有的SpringApplicationRunListener，并通知启动事件，默认只有一个实现类EventPublishingRunListener
//EventPublishingRunListener会将初始化各个阶段的事件转发给所有监听器
SpringApplicationRunListeners listeners = this.getRunListeners(args);
listeners.starting(bootstrapContext, this.mainApplicationClass);
try {
//环境配置
ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
ConfigurableEnvironment environment = this.prepareEnvironment(listeners, bootstrapContext, applicationArguments);
this.configureIgnoreBeanInfo(environment);
//打印Banner
Banner printedBanner = this.printBanner(environment);
//创建ApplicationContext，注意这里会根据是否为Web容器使用不同的ApplicationContext实现类
context = this.createApplicationContext();
context.setApplicationStartup(this.applicationStartup);
//初始化ApplicationContext
this.prepareContext(bootstrapContext, context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
//执行ApplicationContext的refresh方法
this.refreshContext(context);
this.afterRefresh(context, applicationArguments);
Duration timeTakenToStartup = Duration.ofNanos(System.nanoTime() - startTime);
if (this.logStartupInfo) {
(new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)).logStarted(this.getApplicationLog(), timeTakenToStartup);
}
....
}
```
我们发现，实际上SpringBoot就是Spring的一层壳罢了，离不开最关键的ApplicationContext，也就是说，在启动后会自动配置一个ApplicationContext，只不过是进行了大量的扩展。
我们来看ApplicationContext是怎么来的，打开`createApplicationContext`方法：
```java
protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {
return this.applicationContextFactory.create(this.webApplicationType);
}
```
我们发现在构造方法中`applicationContextFactory`直接使用的是DEFAULT：
```java
this.applicationContextFactory = ApplicationContextFactory.DEFAULT;
```
```java
ApplicationContextFactory DEFAULT = (webApplicationType) -> {
try {
switch(webApplicationType) {
case SERVLET:
return new AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext();
case REACTIVE:
return new AnnotationConfigReactiveWebServerApplicationContext();
default:
return new AnnotationConfigApplicationContext();
}
} catch (Exception var2) {
throw new IllegalStateException("Unable create a default ApplicationContext instance, you may need a custom ApplicationContextFactory", var2);
}
};
ConfigurableApplicationContext create(WebApplicationType webApplicationType);
```
DEFAULT是直接编写的一个匿名内部类，其实已经很明确了，正是根据`webApplicationType`类型进行判断，如果是SERVLET，那么久返回专用于Web环境的AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext对象（SpringBoot中新增的），否则返回普通的AnnotationConfigApplicationContext对象，也就是到这里为止，Spring的容器就基本已经确定了。
注意AnnotationConfigApplicationContext是Spring框架提供的类，从这里开始相当于我们在讲Spring的底层源码了，我们继续深入，AnnotationConfigApplicationContext对象在创建过程中会创建`AnnotatedBeanDefinitionReader`，它是用于通过注解解析Bean定义的工具类：
```java
public AnnotationConfigApplicationContext() {
StartupStep createAnnotatedBeanDefReader = this.getApplicationStartup().start("spring.context.annotated-bean-reader.create");
this.reader = new AnnotatedBeanDefinitionReader(this);
createAnnotatedBeanDefReader.end();
this.scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this);
}
```
其构造方法：
```java
public AnnotatedBeanDefinitionReader(BeanDefinitionRegistry registry, Environment environment) {
...
//这里会注册很多的后置处理器
AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors(this.registry);
}
```
```java
public static Set registerAnnotationConfigProcessors(BeanDefinitionRegistry registry, @Nullable Object source) {
DefaultListableBeanFactory beanFactory = unwrapDefaultListableBeanFactory(registry);
....
Set beanDefs = new LinkedHashSet(8);
RootBeanDefinition def;
if (!registry.containsBeanDefinition("org.springframework.context.annotation.internalConfigurationAnnotationProcessor")) {
//注册了ConfigurationClassPostProcessor用于处理@Configuration、@Import等注解
//注意这里是关键，之后Selector还要讲到它
//它是继承自BeanDefinitionRegistryPostProcessor，所以它的执行时间在Bean定义加载完成后，Bean初始化之前
def = new RootBeanDefinition(ConfigurationClassPostProcessor.class);
def.setSource(source);
beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, "org.springframework.context.annotation.internalConfigurationAnnotationProcessor"));
}
if (!registry.containsBeanDefinition("org.springframework.context.annotation.internalAutowiredAnnotationProcessor")) {
//AutowiredAnnotationBeanPostProcessor用于处理@Value等注解自动注入
def = new RootBeanDefinition(AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.class);
def.setSource(source);
beanDefs.add(registerPostProcessor(registry, def, "org.springframework.context.annotation.internalAutowiredAnnotationProcessor"));
}
...
```
回到SpringBoot，我们最后来看，`prepareContext`方法中又做了什么事情：
```java
private void prepareContext(DefaultBootstrapContext bootstrapContext, ConfigurableApplicationContext context, ConfigurableEnvironment environment, SpringApplicationRunListeners listeners, ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) {
//环境配置
context.setEnvironment(environment);
this.postProcessApplicationContext(context);
this.applyInitializers(context);
listeners.contextPrepared(context);
bootstrapContext.close(context);
if (this.logStartupInfo) {
this.logStartupInfo(context.getParent() == null);
this.logStartupProfileInfo(context);
}
//将Banner注册为Bean
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = context.getBeanFactory();
beanFactory.registerSingleton("springApplicationArguments", applicationArguments);
if (printedBanner != null) {
beanFactory.registerSingleton("springBootBanner", printedBanner);
}
if (beanFactory instanceof AbstractAutowireCapableBeanFactory) {
((AbstractAutowireCapableBeanFactory)beanFactory).setAllowCircularReferences(this.allowCircularReferences);
if (beanFactory instanceof DefaultListableBeanFactory) {
((DefaultListableBeanFactory)beanFactory).setAllowBeanDefinitionOverriding(this.allowBeanDefinitionOverriding);
}
}
if (this.lazyInitialization) {
context.addBeanFactoryPostProcessor(new LazyInitializationBeanFactoryPostProcessor());
}
//这里会获取我们一开始传入的项目主类
Set