Spring 簡介

Spring 是一個輕量級的開源框架，專為 Java 平台設計，主要用於開發企業級應用程式。它最早由 Rod Johnson 於 2002 年在其著作《Expert One-on-One J2EE Design and Development》中提出，目標是簡化企業應用開發的複雜性。Spring 透過控制反轉(Inversion of Control, IoC)、依賴注入(Dependency Injection, DI) 和 切面導向程式設計(Aspect-Oriented Programming, AOP)，幫助開發者以 鬆耦合(Loose coupling) 的方式構建模組化的應用程式，提高可維護性與可擴展性。

核心概念的比喻

• 控制反轉(IoC)：就像去餐廳用餐時，不是你自己跑去廚房煮，而是由廚師替你準備餐點，掌控權「反轉」給框架。
• 依賴注入(DI)：就像點餐時，服務生自動將餐點送到你的桌上，你不用自己去找食材或烹飪。
• 切面導向程式設計(AOP)：就像餐廳在上所有餐點前都會統一收取服務費，這是一個「橫切」行為，不用在每道菜單獨加上服務費。

這些設計理念讓開發者能更專注於業務邏輯，而不是基礎設施的細節。

Spring 框架的發展與演進

隨著技術發展，Spring 框架衍生出許多模組與子專案，以滿足不同應用場景：

• Spring Boot：
  提供開箱即用的配置，簡化 Spring 應用的開發與部署，使開發者能夠專注於業務邏輯，而無需花費大量時間處理框架設定。

• Spring Cloud：
  支援微服務架構，提供分散式系統的解決方案，如服務發現(Service Discovery)、配置管理(Configuration Management)、負載平衡(Load Balancing)等功能。

• Spring Security：
  提供強大的身份驗證(Authentication)與授權(Authorization)機制，確保應用程式的安全性，並支援 OAuth2、JWT、SSO 等安全技術。

• Spring Data：
  簡化資料存取層的開發，提供統一的 API 來支援關聯式(如：MySQL、PostgreSQL)和非關聯式(如：MongoDB、Redis)資料庫。

• Spring Batch：
  專為批次處理設計，適用於大規模資料處理，如資料遷移、報表生成等場景。

Spring 全家桶架構示意圖

Spring (核心框架)
   ├── Spring Boot (簡化開發)
   ├── Spring Security (安全機制)
   ├── Spring Data (資料存取)
   ├── Spring Cloud (微服務)
   └── Spring Batch (批次處理)

為什麼選擇 Spring？

Spring 之所以受到開發者的廣泛青睞，主要歸因於以下幾點優勢：

1. 輕量級與靈活性

   • Spring 核心模組小巧且易於擴展，開發者可以根據需求選擇合適的組件，而不需要使用整個框架。

2. 提高開發效率

   • 透過 DI 和 AOP 機制，減少樣板程式碼(Boilerplate code)，讓開發者專注於業務邏輯，提高生產力。

3. 高度可測試性

   • Spring 提供良好的測試支援，讓開發者能夠透過單元測試(Unit Testing)和整合測試(Integration Testing)確保應用的穩定性。

4. 強大的整合能力

   • Spring 能與眾多熱門技術無縫整合，如 Hibernate、MyBatis、Kafka、RabbitMQ、ElasticSearch 等，讓企業應用開發更具彈性。

5. 微服務與雲端支援

   • 透過 Spring Boot 和 Spring Cloud，開發者可以快速構建可擴展的微服務應用，並支援 Kubernetes、Docker、AWS、Azure、GCP 等雲端平台。

Spring Boot 簡介

Spring Boot 是基於 Spring 的增強框架，由 Pivotal Team 開發，目標是簡化 Spring 應用的開發與部署。它透過自動配置(Auto Configuration)與 Starter 套件，讓開發者能專注於業務邏輯，而不需煩惱繁瑣的配置

Spring 與 Spring Boot 的差別比喻

• Spring：像是一個零件工廠，提供各種零組件，讓你自由組裝一台車。
• Spring Boot：像是工廠已經組裝好的一台車，你只需要根據需求調整顏色或加裝配件，就能馬上開上路。

Spring Boot 的核心特點

1. 簡化開發
   Spring Boot 透過自動配置(Auto Configuration)和內建的 Starter 套件減少設定，大幅減少了開發者手動配置的時間與精力。

2. 提高效率
   Spring Boot 提供了豐富的內建功能，包括 Web 應用開發、資料庫存取、安全性管理、監控與日誌管理等，使開發者能夠更快速地構建應用程式，並確保其高效與穩定。

3. 易於部署
   Spring Boot 應用程式可以直接打包為可執行的 JAR 檔案，內建嵌入式伺服器(如 Tomcat、Jetty、Undertow)，無需依賴外部 Web 容器或應用伺服器，大幅簡化了部署流程，也降低了維運的負擔。

4. 微服務支援
   Spring Boot 是微服務架構的理想選擇，透過 Spring Cloud 整合，能夠輕鬆建構彈性高、可擴展的分散式系統。

5. 易於測試
   Spring Boot 的程式架構清晰，並提供內建的測試工具，使單元測試與整合測試變得更加簡單且高效。

Spring Boot 的核心組件

• Spring Boot Starter
  預先配置的一組依賴套件，使開發者能夠輕鬆建立各種類型的應用程式，例如 Web 應用、資料庫存取應用等。

• Spring Boot Actuator
  內建監控與管理功能，提供應用程式的健康狀態檢查、指標收集、日誌監控等，方便運維管理。

• Spring Boot CLI
  命令列工具，可用於快速建立與執行 Spring Boot 應用程式，適合快速開發與原型驗證。

最小可執行程式碼範例

以下是一個最小的 Spring Boot 應用程式：

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class DemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
    }
}

執行後，應用程式會啟動一個內建的 Tomcat 伺服器，你就擁有一個可運行的 Spring Boot 專案了。

Spring Boot 的應用場景

Spring Boot 適用於各種應用場景，包括但不限於：

• Web 應用程式：透過 Spring Boot 快速建立基於 Spring MVC 的 Web 應用程式。
• RESTful API 服務：適合用於開發輕量級的 REST API 服務。
• 批次處理應用程式：透過 Spring Batch 來處理大量資料的自動化任務。
• 基於訊息的應用程式：支援 Kafka、RabbitMQ 等訊息佇列技術，實現異步通訊。
• 微服務架構：透過 Spring Cloud 整合，快速建構可擴展的微服務系統。

參考資料

• Spring Framework - 維基百科，自由的百科全書
• Spring | Projects
• Spring | Why Spring
• Java SpringBoot 框架 | 菜鸟教程