如何使用 Spring Boot 构建一个 RESTful Web 服务

2023年06月04日 计算机

上文「如何快速搭建一个 Spring Boot 项目」介绍了使用 Spring Initializr 搭建 Spring Boot 模板项目的方法。本文接着介绍如何使用 Spring Boot 构建一个 RESTful Web 服务，主要关注项目的结构、注解的使用和单元测试代码的编写，并由此探索 Spring Boot 的设计理念与使用方法。

本文实现的 RESTful Web 服务提供用户（User）的增删改查功能，内部使用 Java ArrayList 实现数据的存储。

写作本文时，所使用的 JDK 版本、Maven 版本和 Spring Boot 版本分别为：

  • JDK 版本：BellSoft Liberica JDK 17
  • Maven 版本：3.9.2
  • Spring Boot 版本：3.1.0

1 项目结构

本文使用三层架构代码结构，src/main/java下主要分三个目录：controller、model和service。处理请求和返回响应的逻辑控制器代码需要放在controller目录下；表示数据对象的 POJO 类需要方在model目录下；主要的业务逻辑代码需要抽取到服务中，然后放在service目录下（service目录下是接口类，impl目录下是实现类）。

spring-boot-restful-service-demo
├─ src/main/java
│   └─ com.example.demo
│       ├─ controller
│       │   └─ UserController.java
│       ├─ model
│       │   └─ User.java
│       ├─ service
│       │   ├─ UserService.java
│       │   └─ impl
│       │       └─ UserServiceImpl.java
│       └─ DemoApplication.java
├─ src/test/java
│   └─ com.example.demo
│       └─ controller
│           └─ UserControllerTest.java
└─ pom.xml

此外，src/test/java用于存放测试代码，测试代码应与被测试代码使用相同的包名。

2 源码分析

下面分析下该项目的源码，以期对 Spring Boot 的使用有一个基本的了解。

2.1 pom.xml 代码

Spring Boot 提供各类封装好的 Starter（以spring-boot-starter-*格式命名）供我们去使用，当需要某项依赖时，直接在pom.xml引用对应的 Starter 即可。

本文使用 Maven 管理依赖，pom.xml源码如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>3.1.0</version>
        <relativePath/>
    </parent>
    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>demo</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>demo</name>
    <description>Demo project for Spring Boot</description>
    <properties>
        <java.version>17</java.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-validation</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

可以看到，本文的示例项目使用了三个 Starter：spring-boot-starter-web、spring-boot-starter-validation和spring-boot-starter-test。

  • spring-boot-starter-web包含了编写 Spring Web 程序相关的所有依赖，如编写 RESTful 接口相关的依赖、Spring MVC 相关的依赖、程序的运行时服务器（默认为 Apache Tomcat）相关的依赖等；

  • spring-boot-starter-validation包含了请求参数校验相关的所有依赖；

  • spring-boot-starter-test包含了测试 Spring Boot 程序的所有依赖，如 JUnit Jupiter、Hamcrest 和 Mockito 等。

此外，还使用了一个插件spring-boot-maven-plugin，提供了对程序打包和运行的支持。

2.2 启动类代码

程序入口类src/main/java/com/example/demo/DemoApplication.java的代码如下：

package com.example.demo;

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);
    }

}

从启动类即可以看到，Spring Boot 应用程序无须web.xml等冗长的配置文件，使用纯 Java 注解的方式即可进行配置。

可以看到，该类只使用了一个注解：@SpringBootApplication，该注解是一个便捷注解，其包含了如下三个注解：

  • @Configuration：用于定义配置类；
  • @EnableAutoConfiguration：用于自动装入应用程序所需的所有 Bean；
  • @ComponentScan：扫描指定路径，将类装配到 Spring 容器中。

2.3 Controller 代码

控制器类src/main/java/com/example/demo/controller/UserController.java的代码如下：

package com.example.demo.controller;

import com.example.demo.model.User;
import com.example.demo.service.UserService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.validation.annotation.Validated;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

import java.util.List;

@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @GetMapping("/")
    public List<User> getUsers() {
        return userService.getUsers();
    }

    @GetMapping("/{id}")
    public User getUser(@PathVariable("id") Integer id) {
        return userService.getUser(id);
    }

    @PostMapping("/")
    @ResponseStatus(HttpStatus.CREATED)
    public void addUser(@RequestBody @Validated User user) {
        userService.addUser(user);
    }

    @PatchMapping("/")
    @ResponseStatus(HttpStatus.NO_CONTENT)
    public void updateUser(@RequestBody @Validated User user) {
        userService.updateUser(user);
    }

    @DeleteMapping("/{id}")
    @ResponseStatus(HttpStatus.NO_CONTENT)
    public void deleteUser(@PathVariable("id") Integer id) {
        userService.deleteUser(id);
    }

}

该类中：

  • 注解@RestController相当于是@Controller和@ResponseBody两个注解的结合，表示该类提供 Web 接口，该类中的方法会处理 HTTP 请求并以 JSON 响应客户端；
  • 注解@GetMapping表示方法接收 HTTP GET 请求，而@PostMapping、@PatchMapping和@DeleteMapping分别表示方法接收 POST、PATCH 和 DELETE 请求；
  • 注解@ResponseStatus用于指定方法返回的 HTTP 状态码；
  • 注解@RequestBody用于指定接收 JSON 请求体的对象，@PathVariable用于获取 URL 路径中对应的参数值。

2.4 Service 代码

服务接口类src/main/java/com/example/demo/service/UserService.java的代码如下：

package com.example.demo.service;

import com.example.demo.model.User;

import java.util.List;

public interface UserService {

    List<User> getUsers();

    User getUser(Integer id);

    void addUser(User user);

    void updateUser(User user);

    void deleteUser(Integer id);

}

服务实现类src/main/java/com/example/demo/service/impl/UserServiceImpl.java的代码如下：

package com.example.demo.service.impl;

import com.example.demo.model.User;
import com.example.demo.service.UserService;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {

    private static final List<User> USERS = new ArrayList<>();

    @Override
    public List<User> getUsers() {
        return USERS;
    }

    @Override
    public User getUser(Integer id) {
        int i = findUserIndex(id);

        if (i < USERS.size()) {
            return USERS.get(i);
        }
        return null;
    }

    @Override
    public void addUser(User user) {
        USERS.add(user);
    }

    @Override
    public void updateUser(User user) {
        int i = findUserIndex(user.id());

        // update
        if (i < USERS.size()) {
            USERS.set(i, user);
        }
    }

    @Override
    public void deleteUser(Integer id) {
        int i = findUserIndex(id);

        // update
        if (i < USERS.size()) {
            USERS.remove(i);
        }
    }

    private int findUserIndex(Integer userId) {
        int i = 0;
        for (; i < USERS.size(); i++) {
            if (USERS.get(i).id().equals(userId)) {
                break;
            }
        }
        return i;
    }

}

可以看到，Service 使用ArrayList来存储数据，并提供对 User 增、删、改、查的支持。

3 程序运行与测试

打开命令行，在程序根目录执行如下 Maven 命令启动应用程序：

mvn spring-boot:run

程序启动后，命令行执行如下 CURL 命令新建三个 User：

curl -X POST -H "Content-Type: application/json" -d '{"id": 1, "name": "Larry", "age": 28}' http://localhost:8080/users/

curl -X POST -H "Content-Type: application/json" -d '{"id": 2, "name": "Lucy", "age": 18}' http://localhost:8080/users/

curl -X POST -H "Content-Type: application/json" -d '{"id": 3, "name": "Jacky", "age": 30}' http://localhost:8080/users/

执行如下 CURL 命令 查询全部 User：

curl -X GET http://localhost:8080/users/

[{"id":1,"name":"Larry","age":28},{"id":2,"name":"Lucy","age":18},{"id":3,"name":"Jacky","age":30}]

执行如下 CURL 命令更新 ID 为 3 的 User：

curl -X PATCH -H "Content-Type: application/json" -d '{"id": 3, "name": "Alan", "age": 29}' http://localhost:8080/users/

执行如下 CURL 命令查询 ID 为 3 的 User，发现信息已被更新：

curl -X GET http://localhost:8080/users/3

{"id":3,"name":"Alan","age":29}

执行如下 CURL 命令删除 ID 为 3 的 User：

curl -X DELETE http://localhost:8080/users/3

再次查询所有 User，发现 ID 为 3 的 User 已被删除：

curl -X GET http://localhost:8080/users/

[{"id":1,"name":"Larry","age":28},{"id":2,"name":"Lucy","age":18}]

4 添加单元测试代码

控制器测试类src/test/java/com/example/demo/controller/UserControllerTest.java的代码如下：

package com.example.demo.controller;

import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.autoconfigure.web.servlet.AutoConfigureMockMvc;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.test.web.servlet.MockMvc;
import org.springframework.test.web.servlet.request.MockMvcRequestBuilders;
import org.springframework.test.web.servlet.result.MockMvcResultMatchers;

import static org.springframework.test.web.servlet.result.MockMvcResultMatchers.status;

@SpringBootTest
@AutoConfigureMockMvc
public class UserControllerTest {

    @Autowired
    private MockMvc mvc;

    @BeforeEach
    public void createUser() throws Exception {
        String body = "{\"id\": 1, \"name\": \"Larry\", \"age\": 28}";
        mvc.perform(MockMvcRequestBuilders.post("/users/").contentType(MediaType.APPLICATION_JSON).content(body)).andExpect(status().isCreated());
    }

    @Test
    public void testGetUsers() throws Exception {
        mvc.perform(MockMvcRequestBuilders.get("/users/")).andExpect(status().isOk()).andExpect(MockMvcResultMatchers.jsonPath("$").isArray());
    }

    @Test
    public void testGetUser() throws Exception {
        mvc.perform(MockMvcRequestBuilders.get("/users/{id}", 1)).andExpect(status().isOk()).andExpect(MockMvcResultMatchers.jsonPath("$.name").value("Larry"));
    }

    @Test
    public void testAddUser() throws Exception {
        String body = "{\"id\": 2, \"name\": \"Lucy\", \"age\": 18}";
        mvc.perform(MockMvcRequestBuilders.post("/users/").contentType(MediaType.APPLICATION_JSON).content(body)).andExpect(status().isCreated());
    }

    @Test
    public void testUpdateUser() throws Exception {
        String body = "{\"id\": 1, \"name\": \"Larry\", \"age\": 29}";
        mvc.perform(MockMvcRequestBuilders.patch("/users/").contentType(MediaType.APPLICATION_JSON).content(body)).andExpect(status().isNoContent());
    }

    @Test
    public void testDeleteUser() throws Exception {
        mvc.perform(MockMvcRequestBuilders.delete("/users/{id}", 1)).andExpect(status().isNoContent());
    }

}

可以看到，如上代码使用MockMvc实现了对UserController的单元测试。

综上，本文完成了对 Spring Boot RESTful 服务的搭建，了解了 Spring Boot 常用注解的含义和使用方式。本文涉及的完整项目代码已托管至「GitHub」，欢迎关注或 Fork。

参考资料

[1] Building a RESTful Web Service | Spring - spring.io

[2] Building an Application with Spring Boot | Spring - spring.io

[3] Spring Initializr | Spring - spring.io

[4] Spring Boot | Spring - spring.io

#Java #Spring #Maven
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