前言

從這章開始我們即將進入 Spring Boot 世界，前面章節是希望能與大家一起了解 Kotlin 基本語法，再進入後面章節的 Web 開發介紹，而自己在接觸 Spring 框架之前，其實有先接觸過 .Net MVC、PHP Laravel、Python Flask、Django等框架，後來才在因緣際會之下進入 Spring 世界進行開發，還記得當初開始寫 Spring 時，其實對於 Spring 生態系有感受到不太好上手的狀況，但也有可能是因為我一開始接觸的 Spring 專案是早期開發配置的關係，就是利用許多XML配置和充滿非常多jar檔案的專案，光是在環境設定與學習就花了非常久的時間。

如果有朋友與我一樣，在因緣際會之下來到了 Spring 世界，我覺得可以從 Spring Boot 框架出發，至少在學習這條路上，開發的成就感會比較大，接下來的文章，我也將會從 Spring Boot 基礎由淺入深的方式進行介紹，與大家一同學習。

Spring 介紹

早期 Sun 公司在 1999 年 6月公佈新的Java體系架構，該架構根據不同級別的應用開發區分許多不同的應用版本，即J2SE（Java 2 Platform, Standard Edition）、J2EE（Java 2 Platform, Enterprise Edition）與J2ME（Java 2 Platform, Micro Edition）：

• J2SE 主要用於開發桌面應用軟體的程式設計
• J2EE 主要用於網路程式開發
• J2ME 主要用於嵌入式系統開發

而 J2SE、J2EE與J2ME 是當時所命名的名稱，直到 Java SE 6 出世後，Java不再帶有 2 這個數字，因此 J2SE、J2EE與J2ME分別被命名為Java SE、Java EE與Java ME，而 Sun 公司在2006年底，就將三大平台正名為Java SE、Java ME與Java EE，但時至今日，J2SE、J2ME與J2EE這個名詞還是很多人用。

其中，Java SE 又身為各應用平台基礎，許多人剛開始學習 Java 時，最先接觸的也是Java SE，它又可分作四個主要的部份：JVM、JRE、JDK與Java語言。為了要能運行Java撰寫好的程式，必須有Java虛擬機器（Java Virtual Machine, JVM），JVM 包括在 Java 執行環境（Java SE Runtime Environment, JRE）中，所以為了要運行Java程式，必須安裝JRE。如果要開發Java程式，必須取得JDK（Java SE Development Kits），JDK包括JRE以及開發過程中需要的一些工具程式，像是javac、java等工具程式。

Java EE 也以 Java SE 為基礎，定義了一系列的服務、API、協定等，適用於開發分散式、多層式架構、以元件為基礎、以Web為基礎的應用程式， 整個 Java EE 的體系其實是相當龐大的，比較為人熟悉的技術像是Java Server Pages (JSP)、Servlet、JavaMail、Enterprise JavaBeans（EJB）等。而早期J2EE應用程式是由 JSP、Java Servlet 與 EJB 模組等元件所組成，這些元件可供軟體開發人員建立大型之分散式應用程式，再由開發人員將 J2EE 應用程式封裝為 JAR 檔案部署至應用程式伺服器（Application Server）。

而 Spring Framework 是一個基於Java EE 的 MVC 框架，在設計目標上主要是為了簡化 Java EE 的應用程式開發為目的，進而取代 Java EE 早期非常龐大的技術－EJB，相較於 EJB 而言，Spring提供了更輕量和簡單的方法建構應用程式，加強 Java Plain Old Java Object（POJO） 功能，使整個框架具備之前只有 EJB 和其他企業級 Java 規範才具有的功能。

Spring 是一套開源框架，最早是由 Rod Johnson 為了解決企業級應用的開發複雜性所設計出來的框架，在Spring設計核心中，採取四種關鍵原則：

• 使用POJO進行輕量級及最小侵入式開發
• 透過依賴注入（Dependency, DI）和介面（Interface）實現鬆耦合
• 透過AOP（Aspect Oriented Programming）和默認習慣進行宣告式程式設計
• 透過AOP和樣板減少模式化程式碼

簡單來說，就是利用 Annotation 告訴 Spring 框架，標註的程式碼是代表什麼，進而減少重複例行性程式碼

在過去，Java 因具備有物件導向設計特性，大幅提升程式碼的維護與重用性，但也造成容易產生類別與類別之間的依賴關係，當專案不斷龐大時，程式容易造成高耦合性的發生。而在 Spring 框架核心部份運用了控制反轉（Inversion of Control, IOC）與依賴注入（Dependency Injectionm, DI）， 解決前述所提到的狀況。

IOC 其實是一種設計概念，將某物件對另一物件的控制權移轉給第三者進行管理，例如A物件程式內部需要使用到B物件時，代表A、B兩個物件具有依賴關係，而控制反轉則是將A對B的控制權移轉給第三者，讓A與B都必須倚賴第三者，降低A對B物件的耦合性。

以Spring框架來說，IOC概念主要運用在Spring可建立Bean物件負責控制物件的生命週期和物件間的關係，而Bean 只是普通的Java物件，由Spring IOC容器根據XML文件、Java Annotation、Java Config文件進行創建、配對和管理。IOC容器執行的主要任務有「創建Bean物件」、「根據配置文件配對相依的Bean」、「為Bean設置初始化參數」、「管理Bean生命週期」，可讓開發者只需聲明所需要的物件，就可輕鬆達到寬鬆耦合（loose coupling）的目的，直接使用Bean的功能。IOC容器在 Spring 中有兩種類型（BeanFactory、ApplicationContext），其中 ApplicationContext 又比 BeanFactory 更加強大，故經常在專案中看見 ApplicationContext 的使用。

如上所述，IOC容器會根據開發者設定方式進行 Bean 的操作，而 Bean 目前在 Spring 可配置的方式有三種方式：

1. XML － 使用 XML 文件進行配置
2. Annotation － 使用 @Service 或 @Component 註解配置
3. Java － 從 Spring 3 開始，可使用 Java 程式配置Bean，主要註解是 @Configuration、@ComponentScan 和 @Bean

DI 則是實現 IOC 的方法之一，是達到 抽離類別實體化 行為的一種設計模式，即是把被依賴物件注入被動接收物件中，有效解決兩個類別間耦合性過高的問題，通常會搭配介面（Interface）方式進行注入，DI概念與範例在前面的函數章節有提到。

前述有提到，Spring Framework是一個基於 Java EE 的 MVC 架構，常見的 MVC 架構也就是將一個應用程式（Application）架構分為模型層(Model)、展示層 (View)、控制層(Controller)，通常Model會有一般類別或資料庫存取邏輯，View是與使用者互動的介面，Controller則是將Model與View串連起來的關鍵角色，而 Spring 除了 MVC 架構之外，它還提供相當多的元件，如：Spring Security、Spring Validation、Spring Data等，讓我們在開發應用程式時，能夠將更多時間專注在系統的業務邏輯實現上。

以一個最基本的 Spring Controller來舉例，它本身就是一個類別，我們在撰寫時，會定義 package 以及需要載入（import）的類別，再利用 Java Annotation－@Controller 定義這個類別是個Controller。在類別中，只要指定HelloWorld方法的RequestMapping，也就是指定這個Controller的相對URI。以下面的程式範例來說，當瀏覽器要求 /Hello （實際網址為：http://localhost:8080/Hello ） 就會呼叫sayHi() 方法，而sayHi()方法的回傳值會是執行完這段程式碼之後要執行的事情，即回傳「Hello Spring & Kotlin」字串。

package com.devin;

import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;

@Controller
class HomeController {

    @RequestMapping("/Hello")
    @ResponseBody
    fun sayHi(): String {
        return "Hello Spring & Kotlin"
    }
}

上述這隻範例程式，當我們在瀏覽器輸入URL後，讓我們得到對應的字串「Hello Spring & Kotlin」，其實是透過 Web Container 與 Servlet 進行 HTTP 傳遞與處理，早期 JSP 檔案會被 Web 容器轉譯為 Servlet 的 .java 原始檔，再編譯為 .class 檔案載入容器進行運作，而在 Spring Web 中任何 Entry point 都是 Servlet，而 Web Container 是 Servlet 唯一認得的 HTTP 伺服器，以我們範例而言，使用的 Web Container 是 Tomcat。

上述有提到 Servlet 概念，Java Servlet 其實是運行在 Web 伺服器或應用伺服器上的程式，它是作為來自 Web 瀏覽器或 HTTP 用戶端請求和 HTTP 伺服器上的資料庫或應用程式之間的中介層（Middleware），使用Servlet，可以用來收集網頁表單的輸入值、呈現來自資料庫的資料或是可以動態創建網頁。

圖片引用自 w3big Servlet介紹

最後，Spring Boot 其實不算是一門新技術，以本質上來說，Spring Boot 就是 Spring，它是為了簡化 Spring 應用的建立、執行、除錯、部署等而出現的，使用它可以讓我們把時間更專注於業務邏輯的需求開發，無需過多關注 XML 配置，讓開發者可快速構建Spring應用。

Spring Boot 特色是：

1. 能夠快速開發基於 Spring 的應用程式
2. 預設使用內嵌的 Tomcat 作為應用伺服器
3. 自動管理套件依賴版本
4. 方便開發各種對外服務，如 REST API、WebSocket、Web、Streaming、Tasks
5. 提供快速方便使用的微服務相關技術
6. 提供一些大型項目常用的非功能性特性，例如：嵌入式服务、安全、監控、健康檢查、外部配置

Reference

1. [官方] Spring Boot 官方文件
2. [文章] 一文读懂 Spring Boot、微服务架构和大数据治理三者之间的故事