Springboot最小系统的设计与实现

江健锋　徐振平

摘要：Springboot是在Spring基础上衍生的实用性框架，其目的并不是要替代Spring，而是为了改变Spring框架中烦琐的配置项而诞生。其特点是更好地和第三方库结合进行开发，减少大量的配置代码，达到开箱即用的目的。而Springboot的最小系统架构，是在web开发环境中，把安全验证、数据交互、错误返回等web程序基本要素结合成一个架构系统，不随业务内容改变。而当项目业务内容发生改变时，只需要在该最小系统的基础上，实现业务逻辑即可。

关键词：Java;Springboot;Mybatis;SpringSecurity;Json

中图分类号：TP311文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）04-0062-02

1引言

作为Apache基金的顶级项目，Springboot框架的提出是为了解决传统Spring框架配置烦琐的问题，而且配备了一系列诸如SQL、NoSQL数据库、分布式系统等开源项目作为扩展项，堪称全家桶，是现在绝大多数互联网单系统或分布式系统的必备框架。而传统的基于Springboot框架的系统只是对Spring全家桶按需使用，没有明确规划，在后期会造成项目的结构混乱，例如：返回数据不统一造成前后端联调复杂;缺乏全局错误处理，错误日志复杂，定位问题变得困难。所以，为了排除不同项目业务对系统造成的差异性，我们可以构建最小系统框架，方便项目的拓建，并且给团队一个适应的编程规范。

2系统架构描述

2.1最小系统架构

如图1，绝大多数系统架构核心必须包含三大模块，与用户相关的业务模块;连接底层的数据管理模块;以及用于中间协调系统的基础功能模块;就企业级而非个人的项目来说，除了业务模块不一样之外，基础模块在逻辑功能上是共通的。最小系统架构，其实就是构建系统的安全功能，数据交互封装，全局异常处理，数据库连接等模块功能，同时避免受业务逻辑的干扰，成为脱离业務单独运行的系统。下文将对系统的三个模块进行剖析。

2.2系统采用技术

2.2.1基础功能模块

如图2所示，对于基础功能模块来说，有三个功能是不可或缺的，分别是安全验证，前后端数据交互，异常处理，下文将对这个功能逐一说明。

1）全局异常处理

众所周知，用户的输入不可能完全按照程序员的意愿来进行;同时，程序员无法对程序运行的各种情况考虑的面面俱到，因此，运行时出现异常或者错误是很难避免的。如果把程序内部响应的错误直接返回给用户，会给用户造成疑惑。综上，我们应该对程序所有可能发生的错误都进行捕捉，把错误信息封装，挑选用户能理解的部分进行返回，提高用户体验度，全局异常处理就显得十分重要。

全局异常处理应用的是SpringMVC提供的组件增强注解@ControllerAdvice，以及捕捉系统异常的注解@ExceptionHandler来进行全局声明，对于不同的类型，可以返回不同的消息。对应部分代码如下：

@ControllerAdvice

@Slf4j

publicclassGlobalExceptionHandler {

// 捕获运行时异常

@ExceptionHandler（RuntimeException.class）

@ResponseBody

publicJsonResulthandlerBusinessException（RuntimeException ex） {

log.error（"错误： {}"ex.getErrMsg（））;

ex.printStackTrace（）;

returnJsonResult.failure（ex）;

}

}

2）前后端数据封装

JSON（JavaScript Object Notation）是一种广泛应用的数据交换格式，其简洁而又清晰的层次结构让其逐渐取代XML称为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，默认封装了JSON工具包，当前端对后台进行请求的时候，可以设置返回的文本格式为JSON。但是JSON简单清晰的特点只体现在数据传输方面，Springboot框架并没有对返回的数据内容格式上做任何要求，即返回的JSON中，可以是一串文字，也可以是某种层次结构。

根据计算机网络传输的知识，我们知道，当系统正常运转并返回时，计算机状态码为200;服务器内部执行错误状态码会返回5xx来代表不同的错误状态。我们可以结合全局异常处理的内容，不管用户传输给我们的数据是什么，只要程序能够接收，http携带的状态码都返回200，我们可以把程序的错误或者程序员自定义的错误内容封装到JSON中，所以我们必须有一个代表状态码的code字段和中文解析message字段。除了错误返回之外，程序必须能够正常执行并返回数据，返回数据的数据是一个对象，我们用data字段来表示。最终，前后端通用的JSON文本格式为。

{

code：状态码（数字），

msg：中文解析（字符串），

data：程序返回的数据（对象）

}

3）安全模块

本文使用的安全模块采用的是SpringSecurity框架，SpringSecurity是一款企业级的权限认证授权框架，作为Spring全家桶的一员，和Springboot具有很好的契合性。同时，安全模型的结构设计采用RBAC（Role-Based Access Control 基于角色的访问控制）模型设计。文献2通过提出一致性准则、安全性准则和可用性准则分别证明了RBAC模型安全特性与该三项准则安全特性相一致，证明了RBAC的可靠性[2]。

2.2.2 数据管理模块

项目必须考虑后期的扩展性，而随着业务数据量的激增，框架对数据的承受能力必须有很好的把握，或者说要有足够的扩展性，在后期进行扩展。作为一个抽象的单系统，最小系统架构来说，最大化地减少系统负担并且有足够的扩展性，都是不可或缺的。图3是数据管理模块的抽象结构图，其中不包含任何数据分析的模块，只做数据管理功能。

1）ORM框架

如图3所示，ORM（Object Relational Mapping，对象关系映射）框架，用于实现面向对象语言里不同类型系统的数据之间的转换[3]。在Java语言中，JDK（Java development kit Java开发工具包）提供了数据库映射数据的API，作为数据返还，ORM作为框架接收;底层需要数据库驱动，为了提高数据库复用率，提高系统吞吐率，我们可以使用数据库连接池来进行并发优化。

基于Java语言的开源ORM框架有Hibernate和Mybatis，前者是全自动化的集成框架，包括数据映射，数据库建表，增删改查语言的自动生成;而Mybatis则是一个半自动框架，提供了大量接口供用户调用，这种半自动化给了用户很大的自由性，所以最小系统框架选择使用Mybatis框架。

2）数据库连接池

著名的数据库连接池开源组件有Druid，c3p0，dbcp。本系统采用的数据库连接池是阿里开源的Druid，相比于其他两款数据库连接池，Druid提供了强大的扩展和监控功能，在适应大数据方面，容错率和性能上都相当的出色。

3总结

本文从框架的层面，分析和综合了绝大多数程序架构的特点和共性，抽象化地提出了互联网应用最小系统架构的概念。其特点是抽离了业务逻辑实现系统运行的最小化，同时保证了系统的可扩展性。

参考文献：

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

[2] 熊厚仁，陈性元，张斌，等.基于RBAC的授权管理安全准则分析与研究[J].计算机科学，2015，42（3）：117-123.

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

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