Spring Framework: ключ к эффективной Java-разработке

Фреймворк — это программная платформа, которая упрощает разработку продукта на выбранном языке программирования. Он определяет структуру проекта и объединяет компоненты программы. Spring Framework — это популярное расширение для Java. Он помогает проектировать и писать веб-приложения, состоящие из модулей. Исследуем, где применяется Java Spring Framework и как научиться с ним работать.

Что такое Spring Framework

Spring Framework в Java — это универсальный фреймворк с открытым исходным кодом для Java-платформы. Язык программирования Java считается универсальным. Для него характерна стабильность, надежность и достаточно высокая гибкость. Но когда он только появился, в нем не было инструментов для разработки многопользовательских приложений.

Spring Framework был разработан Родом Джонсоном (Rod Johnson) и впервые представлен в 2003 году. Изначально проект был создан как альтернатива громоздким и сложным технологиям, таким как Enterprise JavaBeans (EJB), которые в то время использовались для построения корпоративных приложений. Род Джонсон выпустил первую версию Spring вместе со своей книгой «Expert One-on-One J2EE Design and Development», где описал принципы легковесной и гибкой архитектуры, заложенные в фреймворке.

Фреймворк Java Spring стал первым эффективным решением для работы с модулями. С момента презентации он продолжает совершенствоваться. Spring Framework содержит набор инструментов для разработки сложных многопользовательских приложений.

Преимущества Java Spring:

• Бесплатный доступ: Spring Framework распространяется под лицензией Apache 2.0. Это значит, что разработчики могут свободно использовать, изменять и распространять его. Это снижает затраты на разработку и повышает доступность для широкого круга пользователей.
• Открытый исходный код: Сообщество Spring благодаря открытому исходному коду постоянно улучшает фреймворк и создаёт новые модули, а также делится лучшими практиками. Благодаря этому быстро находятся решения для задач и ошибок.
• Библиотека встроенных инструментов: Spring включает множество готовых инструментов, таких как Spring MVC, Spring Data, Spring Security для создания веб-приложений и работы с базами данных, а также для защиты приложений. Это ускоряет процесс разработки, устраняя необходимость писать код с нуля.
• Интеграция с Kotlin и Groovy: Spring поддерживает языки Kotlin и Groovy, что дает разработчикам гибкость в выборе инструментов. Kotlin благодаря своей компактности и безопасности позволяет сократить объем кода и снизить количество ошибок. А Groovy упрощает написание скриптов и тестов, будучи динамическим языком.
• Мощная поддержка тестирования: Spring предлагает встроенные возможности для модульного и интеграционного тестирования. Spring TestContext Framework позволяет проводить тесты в окружении, максимально близком к реальному, что повышает надежность и качество кода.
• Интеграция с различными базами данных и облачными сервисами: Spring Data обеспечивает унифицированный интерфейс для работы с различными базами данных. Spring Cloud упрощает интеграцию с облачными сервисами, такими как AWS, Azure и Google Cloud, что позволяет легко масштабировать приложения и обеспечивать их высокую доступность.
• Вставка элементов HTML и CSS: С помощью Spring MVC и Thymeleaf разработчики создают динамические веб-страницы, интегрируя элементы HTML и CSS прямо в приложение. Это упрощает создание интерактивных пользовательских интерфейсов.

Фреймворк подходит для разработки серверной части десктопных, мобильных и веб-приложений. С его помощью можно создавать масштабные проекты с сотнями модулей и функций. Например, CRM-системы или бухгалтерские программы.

Источник: ru.freepik.com

Причины популярности Spring Framework

Spring помогает объединить модули в систему и настроить обмен информацией. Он поддерживает интеграцию с базами данных и облачными сервисами. С его помощью легко строить зависимости и подключать модули, не нарушая иерархию связей между компонентами. Для обеспечения защищенных каналов передачи информации можно использовать дополнительные технологии и конфигурации, такие как Spring Security.

Примеры реальных проектов, где Spring Framework показал свою эффективность:

• Netflix: Этот популярный стриминговый сервис использует Spring для создания масштабируемых и отказоустойчивых микросервисов. Благодаря Spring Boot и Spring Cloud, Netflix удалось упростить архитектуру приложений и ускорить процессы разработки.
• Alibaba: Китайский гигант электронной коммерции применяет Spring Framework для разработки высоконагруженных веб-приложений. Интеграция с различными базами данных и возможность масштабирования позволили компании эффективно управлять огромными объёмами данных и поддерживать стабильность сервисов.
• Spotify: Для поддержки своей музыкальной платформы, Spotify использует Spring для создания и управления микросервисами. Это помогло компании ускорить выпуск новых функций и улучшить общую производительность приложения.

До появления Java Spring разработчикам приходилось тратить много времени, чтобы реализовать все перечисленные функции. Для решения задач использовали технологию Enterprise JavaBeans, которая усложняет код. Джава Спринг ускоряет разработку: с ним можно за пару дней сделать то, на что раньше уходили месяцы. Он позволяет отказаться от сложных конфигураций и множества строчек кода. Листинг получается простым и легко читаемым.

Фреймворк помогает:

• разработать структуру веб-приложения;
• создать зависимости между модулями;
• организовать работу с базами данных;
• настроить интеграцию с внешними сервисами.

Изучение Spring Framework входит в стандарт Java-разработки. Начинающие должны его освоить, чтобы быстро найти работу. Разработчики, которые его не знают, проигрывают в конкуренции на рынке труда.

Как установить Spring Framework и настроить его с нуля

Пошаговая инструкция, как начать использовать фреймворк:

1. Установите интегрированную среду разработки. Для использования фреймворка подходит любая IDE, у которой есть Java-расширения. Многие разработчики выбирают Visual Studio Code или JetBrains IDEA.
2. Установите средства разработки (JDK). Например, загрузить Java SE Downloads с портала Oracle.com.
3. Установите Spring Boot Extension Pack. Это расширение содержит инструменты для работы с кодом.
4. Зайдите на сайт start.spring.io и создайте новый проект. Укажите язык программирования и версию Spring Boot, которую вы загрузили. Выберите настройки проекта (Project Metadata).
5. Нажмите на кнопку Generate, чтобы загрузить архив. Он будет основой для вашего нового проекта.
6. Откройте загруженный файл с помощью IDE и приступайте к работе.

Как установить переменные окружения

Настройка переменных окружения доступна сразу после установки JDK. Переменная JAVA_HOME показывает, в какой директории находится Java Development Kit. Переменная PATH — это путь, по которому запускается программа.

Как настроить переменные окружения:

1. Откройте раздел «Компьютер» в меню с настройками вашей версии Windows.
2. Выберите пункт «Свойства» и подпункт «Дополнительные параметры системы».
3. В новом окне выберите пункт «Переменные среды».
4. Нажмите на кнопку «Создать» и опишите переменную JAVA_HOME.
5. Переменная PATH в большинстве случаев есть в системе. В окне «Переменные среды» нажмите кнопку «Изменить» и найдите ее в списке.

Пример установки JAVA_HOME:

setx JAVA_HOME «C:\Program Files\Java\jdk-18.0.1»

Пример установки PATH:

setx Path «%Path%;%JAVA_HOME%\bin»

После установки переменных вы сможете обращаться к инструментам Java из командной строки Windows.

Как применять Spring Framework в веб-разработке

Расширение Spring Boot помогает автоматически настроить фреймворк и быстро писать код. В его структуру входят пакеты Starters. Это предварительно настроенные зависимости, которые можно вставлять в проект.

Например:

• Starter Web содержит инструменты для разработки и для управления JSON.
• Starter Test включает средства для тестирования программ.

Примеры реальных проектов, где использовались эти пакеты:

• Spring Boot Starter Web активно используется в проектах Ticketmaster и Udemy. Ticketmaster применяет этот пакет для обработки запросов в реальном времени, предоставляя пользователям быстрый и надёжный доступ к билетам. Udemy использует его для создания динамического веб-интерфейса и работы с API, что позволяет платформе масштабироваться в ответ на быстрорастущую аудиторию.
• Spring Boot Starter Test применяется в проектах Zalando и Trivago. Zalando использует этот пакет для обеспечения надёжного тестирования всех своих микросервисов, что позволяет быстро выявлять и исправлять ошибки в коде. Trivago, платформа для поиска отелей, использует Starter Test для автоматизированного тестирования, что ускоряет цикл разработки и обеспечивает высокое качество кода.

Вы можете подключить набор пакетов, подходящих для решения ваших задач. Расширение Spring Boot поддерживает работу встроенных серверов: Jetty, Undertow, Tomcat. Доступно подключение к внешним серверам, для этой цели есть стартовые пакеты. При настройке подключите функцию Actuator. Она помогает отслеживать состояние программы после релиза и вносить изменения в код.

Веб-разработка начинается с выбора конфигурации нового проекта на start.spring.io. Настройки по умолчанию находятся в левой части экрана, можно оставить их без изменений. С правой стороны указаны пакеты зависимостей, которые можно добавить. Чтобы создать веб-приложение, нажмите на кнопку Add Dependencies и выберите Spring Web. Для загрузки шаблона проекта нажмите на кнопку Generate.

Разархивируйте загруженный файл и откройте его в среде разработки. Убедитесь, что в разделе с расширениями есть Spring Boot Extension Pack. Если его там нет, установите это дополнение.

Откройте директорию src/main/java/com/example/demo. Запустите файл DemoApplication.java, в нем вы будете учиться писать код.

Простой пример «для чайников», как написать приветствие:

@SpringBootApplication

@RestController

public class DemoApplication {

public static void main (String[] args) {

SpringApplication. run (DemoApplication.class, args);

}

@GetMapping («/hello»)

public String hello (@RequestParam (value = «name», defaultValue = «пользователь») String name) {

return String. format («Hello, %s!», name);

}

}

@RestController показывает финальный результат, который будет доступен в интерфейсе.

@GetMapping объясняет, что нужно использовать указанный далее метод hello (), чтобы отвечать на запросы, отправленные на локальный сервер.

@RequestParam предполагает, что в запросе будет указано имя пользователя (name). Но если его не будет в запросе, приветствие все равно будет работать. Вместо конкретного имени в нем будет указано стандартное обращение «пользователь»

Введите код в рабочем поле и нажмите на кнопку Run. Если ввести код неправильно, то на экране появится уведомление об ошибке. Если проверка будет пройдена успешно, появится сообщение о запуске Spring Boot.

Не закрывая среду разработки, запустите любой браузер. Введите в адресной строке:

• http://localhost:8080/hello

В браузере появится приветствие: Hello, пользователь.

Источник: ru.freepik.com

Как использовать Spring Framework для работы с данными

Фреймворк содержит инструмент Spring Data, который отвечает за работу с данными. Он помогает взаимодействовать с реляционными базами или NoSQL. С его помощью можно работать со всеми популярными СУБД, включая MongoDB и Redis.

Стандартом для управления данными считается JPA — Java Persistence API. Spring Data работает на его основе. Когда он используется, зависимость выглядит так:

<dependencies>

<dependency>

<groupId>org.springframework.boot</groupId>

<artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>

</dependency>

</dependencies>

Для управления данными в Java используются классы-сущности (Entities). Сущность — это любой объект, информация о котором хранится в базе данных. Классы — это группы сущностей, которые объединены общей структурой или форматом.

Классы-сущности описывают стандартными для Java аннотациями. Например:

@Entity // Показывает, что класс необходимо спроецировать в таблицу базы данных.

public class Person {

@Id // Указывает, что это поле является первичным ключом.

@GeneratedValue (strategy = GenerationType. IDENTITY) // Генерация значения для первичного ключа.

private Long id;

@Column (name = «first_name») // Указывает, что поле будет сохранено в колонку «first_name» в таблице.

private String firstName;

@Column (name = «last_name»)

private String lastName;

// Конструкторы, геттеры и сеттеры…

}

• @Entity — Эта аннотация показывает, что класс Person должен быть сохранён в базу данных как таблица.
• @Id — Определяет поле id как первичный ключ.
• @GeneratedValue — Определяет стратегию генерации значений для первичного ключа.
• @Column — Указывает имя колонки, куда будет сохранено значение поля.

Репозитории используются, чтобы настроить взаимодействие приложения с базами данных. Каждый из них взаимодействует со своим классом-сущностью. Самый простой из вариантов, как создать репозиторий — это наследование от CrudRepository.

Пример:

public interface PersonRepository extends CrudRepository<Person, Long> {

List<Person> findByLastName (String lastName);

}

• PersonRepository — Интерфейс, который наследуется от CrudRepository.
• CrudRepository<Person, Long> — Указывает, что репозиторий будет работать с сущностью Person и использовать Long как тип первичного ключа.
• findByLastName (String lastName) — Метод, который автоматически генерируется Spring Data для поиска людей по фамилии.

Плюсы и минусы Spring Framework

Типичные ошибки, и как их исправить

Спринг помогает быстро создавать сложные приложения. С его помощью можно реализовать почти любые идеи. Но во время разработки не следует торопиться, чтобы не нарушать базовые принципы архитектуры приложений. Прежде чем приступать к работе с фреймворком, сначала изучите основыязыка программирования. Важно понимать, как работают иерархии и зависимости, чтобы эффективно решать задачи с помощью Java.

Старайтесь писать чистый и легкий код. В программах, написанных на Спринг, содержится больше зависимостей по сравнению с чистой Java. Не следует усложнять код больше, чем это нужно для работы приложения. Программы с тяжелым кодом долго запускаются, они медленнее выполняют операции. Запутанный код тяжело читать и редактировать другим разработчикам. Поэтому важно проверять и оптимизировать программы.

Есть много задач, для решения которых Спринг не нужен. Многие веб-разработчики используют его по привычке, что усложняет код. Фреймворк не должен сильно влиять на внутреннюю логику проекта. Прописывайте с его помощью только те функции, которые сложнее решать встроенными инструментами Java.

Ошибка: Использование неправильной аннотации для компонента

• Пример: Использование @Component вместо @Service для бизнес-логики.
• Исправление: Используйте @Service для обозначения сервисов, чтобы ясно показать назначение класса.

Ошибка: Жёсткое связывание компонентов

• Пример: Создание экземпляра класса с помощью new внутри другого класса.
• Исправление: Используйте внедрение зависимостей через конструкторы или поля, чтобы облегчить тестирование и повторное использование кода.

Ошибка: Избыточные зависимости

• Пример: Подключение большого количества библиотек, которые не используются.
• Исправление: Регулярно проверяйте и удаляйте неиспользуемые зависимости из pom. xml (Maven) или build. gradle (Gradle) для сокращения времени сборки и уменьшения размера приложения.

Источник: ru.freepik.com

Главное, что нужно знать

• Spring Framework в Java — это инструмент для разработки модульных приложений. Он содержит набор расширений и библиотек для веб-разработки и управления данными.
• Фреймворк помогает настроить связи между компонентами приложения и взаимодействия с внешними сервисами.
• Самое популярное расширение — это Spring Boot. В нем содержатся пакеты зависимостей и другие инструменты для автоматизации.
• Спринг входит в стандарт Java-разработки. Специалисты, которые умеют им пользоваться, востребованы на рынке труда.

Начинающим нужно много времени, чтобы освоить все инструменты Джава Спринг. Быстро научиться его использовать можно на курсах по веб-разработке.