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Spring Boot 高级主题

一、Spring Boot 与 RESTful API 讲义

1. 引言

在现代软件开发中，RESTful API 已经成为构建分布式系统和微服务架构的主要方式。Spring Boot通过内置的支持和简化的配置，帮助开发者快速构建高效、灵活的RESTful API。本讲将详细介绍如何在Spring Boot中设计和实现RESTful API，包括设计原则、实现方法、最佳实践以及相关的安全认证和文档生成。

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2. RESTful API 设计原则

2.1 Resource（资源）概念

RESTful API的核心是资源，所有的操作都是围绕资源展开的。资源可以是实体（如用户、产品），也可以是操作（如生成报告）。

示例

• 实体资源：/users 表示用户资源。
• 操作资源：/reports/generate 表示生成报告的操作。

2.2 URI 设计

• 使用名词来表示资源，尽量使用单数形式。
• 使用路径分段来表示资源之间的层次关系。
• 使用查询参数来表示过滤、排序等操作。

示例

// 查询所有用户  
GET /users  // 根据ID查询单个用户  
GET /users/{id}  // 根据用户名查询用户  
GET /users?username=test  

2.3 HTTP 方法

HTTP方法用于表示操作类型：

• GET：查询资源。
• POST：创建新资源。
• PUT：更新资源。
• DELETE：删除资源。
• PATCH：部分更新资源。

示例

// 创建新用户  
POST /users  // 更新用户信息  
PUT /users/{id}  // 删除用户  
DELETE /users/{id}  

2.4 状态码

使用适当的HTTP状态码表示操作结果：

• 200 OK：请求成功。
• 201 Created：资源创建成功。
• 400 Bad Request：请求格式错误。
• 404 Not Found：资源不存在。
• 500 Internal Server Error：服务器内部错误。

2.5 版本控制

为了兼容性和向后兼容性，可以对API进行版本控制。

常见版本控制方式

1. URI版本控制

   GET /api/v1/users  
   

2. 自定义头版本控制

   GET /users  
   Accept: application/vnd.myapp.v1+json  
   

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3. Spring Boot 实现 RESTful API

3.1 项目设置

3.1.1 添加依赖

在pom.xml中添加Spring Boot Web依赖。

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

3.1.2 项目结构

com.example.springbootrest  
├── controller  
│   └── UserController.java  
├── service  
│   └── UserService.java  
├── repository  
│   └── UserRepository.java  
├── model  
│   └── User.java  
└── exception  └── ResourceNotFoundException.java  

3.2 控制器实现

3.2.1 基本CRUD操作

@RestController  
@RequestMapping("/api/users")  
public class UserController {  @Autowired  private UserService userService;  // 查询所有用户  @GetMapping  public List<User> findAll() {  return userService.findAll();  }  // 根据ID查询用户  @GetMapping("/{id}")  public User findOne(@PathVariable Long id) {  return userService.findOne(id);  }  // 创建用户  @PostMapping  public User createUser(@RequestBody User user) {  return userService.createUser(user);  }  // 更新用户  @PutMapping("/{id}")  public User updateUser(@PathVariable Long id, @RequestBody User user) {  return userService.updateUser(id, user);  }  // 删除用户  @DeleteMapping("/{id}")  public void deleteUser(@PathVariable Long id) {  userService.deleteUser(id);  }  
}  

3.2.2 支持分页和排序

// 分页查询  
@GetMapping  
public Page<User> findAll(Pageable pageable) {  return userService.findAll(pageable);  
}  // 自定义排序  
@GetMapping("/sorted")  
public List<User> findAll(@RequestParam(defaultValue = "id") String[] sort) {  return userService.findAll(Sort.by(sort));  
}  

3.3 服务层实现

3.3.1 业务逻辑

@Service  
public class UserService {  @Autowired  private UserRepository userRepository;  public List<User> findAll() {  return userRepository.findAll();  }  public User findOne(Long id) {  return userRepository.findById(id)  .orElseThrow(() -> new ResourceNotFoundException("User not found with id: " + id));  }  public User createUser(User user) {  return userRepository.save(user);  }  public User updateUser(Long id, User user) {  User existingUser = findOne(id);  existingUser.setName(user.getName());  existingUser.setEmail(user.getEmail());  return userRepository.save(existingUser);  }  public void deleteUser(Long id) {  userRepository.deleteById(id);  }  
}  

3.3.2 异常处理

@ResponseStatus(value = HttpStatus.NOT_FOUND)  
public class ResourceNotFoundException extends RuntimeException {  public ResourceNotFoundException(String message) {  super(message);  }  
}  

3.4 Repository 层实现

这里使用Spring Data JPA实现

public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {  // 根据用户名查询用户  Optional<User> findByUsername(String username);  
}  

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4. 高级功能

4.1 异步处理

在Spring Boot中，可以使用@Async注解实现异步处理，避免阻塞主线程。

示例

@Service  
public class AsyncService {  @Async  public void asyncTask() {  // 异步执行的任务逻辑  System.out.println("Async task executed.");  }  
}  

4.2 数据验证

使用Hibernate Validator对请求参数进行验证。

示例

public class User {  @NotEmpty(message = "Username cannot be empty")  private String username;  @Email(message = "Invalid email format")  private String email;  // getters and setters  
}  

4.3 文件上传和下载

4.3.1 文件上传

@PostMapping("/upload")  
public String uploadFile(@RequestParam("file") MultipartFile file) {  try {  byte[] bytes = file.getBytes();  Path path = Paths.get(UPLOAD_FOLDER + file.getOriginalFilename