Springboot最小系統的設計與實現

江健鋒　徐振平

摘要：Springboot是在Spring基礎上衍生的實用性框架，其目的并不是要替代Spring，而是為了改變Spring框架中煩瑣的配置項而誕生。其特點是更好地和第三方庫結合進行開發，減少大量的配置代碼，達到開箱即用的目的。而Springboot的最小系統架構，是在web開發環境中，把安全驗證、數據交互、錯誤返回等web程序基本要素結合成一個架構系統，不隨業務內容改變。而當項目業務內容發生改變時，只需要在該最小系統的基礎上，實現業務邏輯即可。

關鍵詞：Java;Springboot;Mybatis;SpringSecurity;Json

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）04-0062-02

1引言

作為Apache基金的頂級項目，Springboot框架的提出是為了解決傳統Spring框架配置煩瑣的問題，而且配備了一系列諸如SQL、NoSQL數據庫、分布式系統等開源項目作為擴展項，堪稱全家桶，是現在絕大多數互聯網單系統或分布式系統的必備框架。而傳統的基于Springboot框架的系統只是對Spring全家桶按需使用，沒有明確規劃，在后期會造成項目的結構混亂，例如：返回數據不統一造成前后端聯調復雜;缺乏全局錯誤處理，錯誤日志復雜，定位問題變得困難。所以，為了排除不同項目業務對系統造成的差異性，我們可以構建最小系統框架，方便項目的拓建，并且給團隊一個適應的編程規范。

2系統架構描述

2.1最小系統架構

如圖1，絕大多數系統架構核心必須包含三大模塊，與用戶相關的業務模塊;連接底層的數據管理模塊;以及用于中間協調系統的基礎功能模塊;就企業級而非個人的項目來說，除了業務模塊不一樣之外，基礎模塊在邏輯功能上是共通的。最小系統架構，其實就是構建系統的安全功能，數據交互封裝，全局異常處理，數據庫連接等模塊功能，同時避免受業務邏輯的干擾，成為脫離業務單獨運行的系統。下文將對系統的三個模塊進行剖析。

2.2系統采用技術

2.2.1基礎功能模塊

如圖2所示，對于基礎功能模塊來說，有三個功能是不可或缺的，分別是安全驗證，前后端數據交互，異常處理，下文將對這個功能逐一說明。

1）全局異常處理

眾所周知，用戶的輸入不可能完全按照程序員的意愿來進行;同時，程序員無法對程序運行的各種情況考慮的面面俱到，因此，運行時出現異常或者錯誤是很難避免的。如果把程序內部響應的錯誤直接返回給用戶，會給用戶造成疑惑。綜上，我們應該對程序所有可能發生的錯誤都進行捕捉，把錯誤信息封裝，挑選用戶能理解的部分進行返回，提高用戶體驗度，全局異常處理就顯得十分重要。

全局異常處理應用的是SpringMVC提供的組件增強注解@ControllerAdvice，以及捕捉系統異常的注解@ExceptionHandler來進行全局聲明，對于不同的類型，可以返回不同的消息。對應部分代碼如下：

@ControllerAdvice

@Slf4j

publicclassGlobalExceptionHandler {

// 捕獲運行時異常

@ExceptionHandler（RuntimeException.class）

@ResponseBody

publicJsonResulthandlerBusinessException（RuntimeException ex） {

log.error（"錯誤： {}"ex.getErrMsg（））;

ex.printStackTrace（）;

returnJsonResult.failure（ex）;

}

}

2）前后端數據封裝

JSON（JavaScript Object Notation）是一種廣泛應用的數據交換格式，其簡潔而又清晰的層次結構讓其逐漸取代XML稱為前后端格式交互的主要格式[1]。在Springboot的核心jar包spring-boot-starter-web中，默認封裝了JSON工具包，當前端對后臺進行請求的時候，可以設置返回的文本格式為JSON。但是JSON簡單清晰的特點只體現在數據傳輸方面，Springboot框架并沒有對返回的數據內容格式上做任何要求，即返回的JSON中，可以是一串文字，也可以是某種層次結構。

根據計算機網絡傳輸的知識，我們知道，當系統正常運轉并返回時，計算機狀態碼為200;服務器內部執行錯誤狀態碼會返回5xx來代表不同的錯誤狀態。我們可以結合全局異常處理的內容，不管用戶傳輸給我們的數據是什么，只要程序能夠接收，http攜帶的狀態碼都返回200，我們可以把程序的錯誤或者程序員自定義的錯誤內容封裝到JSON中，所以我們必須有一個代表狀態碼的code字段和中文解析message字段。除了錯誤返回之外，程序必須能夠正常執行并返回數據，返回數據的數據是一個對象，我們用data字段來表示。最終，前后端通用的JSON文本格式為。

{

code：狀態碼（數字），

msg：中文解析（字符串），

data：程序返回的數據（對象）

}

3）安全模塊

本文使用的安全模塊采用的是SpringSecurity框架，SpringSecurity是一款企業級的權限認證授權框架，作為Spring全家桶的一員，和Springboot具有很好的契合性。同時，安全模型的結構設計采用RBAC（Role-Based Access Control 基于角色的訪問控制）模型設計。文獻2通過提出一致性準則、安全性準則和可用性準則分別證明了RBAC模型安全特性與該三項準則安全特性相一致，證明了RBAC的可靠性[2]。

2.2.2 數據管理模塊

項目必須考慮后期的擴展性，而隨著業務數據量的激增，框架對數據的承受能力必須有很好的把握，或者說要有足夠的擴展性，在后期進行擴展。作為一個抽象的單系統，最小系統架構來說，最大化地減少系統負擔并且有足夠的擴展性，都是不可或缺的。圖3是數據管理模塊的抽象結構圖，其中不包含任何數據分析的模塊，只做數據管理功能。

1）ORM框架

如圖3所示，ORM（Object Relational Mapping，對象關系映射）框架，用于實現面向對象語言里不同類型系統的數據之間的轉換[3]。在Java語言中，JDK（Java development kit Java開發工具包）提供了數據庫映射數據的API，作為數據返還，ORM作為框架接收;底層需要數據庫驅動，為了提高數據庫復用率，提高系統吞吐率，我們可以使用數據庫連接池來進行并發優化。

基于Java語言的開源ORM框架有Hibernate和Mybatis，前者是全自動化的集成框架，包括數據映射，數據庫建表，增刪改查語言的自動生成;而Mybatis則是一個半自動框架，提供了大量接口供用戶調用，這種半自動化給了用戶很大的自由性，所以最小系統框架選擇使用Mybatis框架。

2）數據庫連接池

著名的數據庫連接池開源組件有Druid，c3p0，dbcp。本系統采用的數據庫連接池是阿里開源的Druid，相比于其他兩款數據庫連接池，Druid提供了強大的擴展和監控功能，在適應大數據方面，容錯率和性能上都相當的出色。

3總結

本文從框架的層面，分析和綜合了絕大多數程序架構的特點和共性，抽象化地提出了互聯網應用最小系統架構的概念。其特點是抽離了業務邏輯實現系統運行的最小化，同時保證了系統的可擴展性。

參考文獻：

[1] 百度.JSON[EB/OL].[2020-05-24].https：//baike.baidu.com/item/JSON，2015-5-11.

[2] 熊厚仁，陳性元，張斌，等.基于RBAC的授權管理安全準則分析與研究[J].計算機科學，2015，42（3）：117-123.

[3] 百度.ORM 對象關系映射[EB/OL]. [2020-05-24].https：//baike.baidu.com/item對象關系映射/311152？fromtitle=ORM&fromid=3583252&fr=aladdin.

【通聯編輯：代影】