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Spring教程：初学者必备指南

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SpringBoot Spring Cloud Spring

概述

Spring教程提供了全面的指南，从框架简介到核心模块介绍，帮助初学者快速掌握Spring框架。文章详细讲解了Spring环境搭建、依赖注入、AOP编程以及Spring MVC入门，涵盖企业级应用开发的各个方面。此外，还通过实战项目展示了如何整合Spring与数据库，并提供了常见问题与调试技巧。

Spring教程：初学者必备指南

1. Spring框架简介

1.1 什么是Spring框架

Spring框架是一个开源的Java应用程序开发框架，旨在简化Java EE开发，并提供一种全面的解决方案，涵盖从数据访问到事务管理、Web MVC和非Web应用程序开发。Spring框架减少了开发过程中常见的编码任务，使开发人员能够专注于业务逻辑，而不是底层基础设施。

1.2 Spring框架的优势和应用场景

Spring框架具有多种优势，使其成为开发Java应用程序的最佳选择之一：

轻量级和非侵入式设计：Spring框架的轻量级特性减少了应用程序的内存占用。它的非侵入式设计允许应用程序组件保持独立，易于测试和维护。
依赖注入（Dependency Injection, DI）：Spring通过依赖注入简化了组件间的通信。这使得程序的模块化变得更清晰，也使测试变得更容易。
面向切面编程（Aspect-Oriented Programming, AOP）：Spring提供了强大的面向切面编程支持，能够分离横切关注点，如日志记录、事务管理等。
事务管理：Spring框架支持声明式事务管理，开发人员不必写很多的代码就可以管理事务。
持久性支持：Spring框架提供了对多种持久性API的支持，如JDBC、Hibernate、JPA等。它简化了与数据库交互的代码。
支持多种编程模型：Spring框架支持多种编程模型，包括面向对象编程、面向过程编程等。

Spring框架广泛应用于企业级应用程序开发，包括但不限于以下场景：

Web开发：Spring MVC提供了一种灵活的Web MVC框架，可以轻松地处理HTTP请求，响应视图，以及管理数据模型。
企业应用：Spring框架支持各种企业特性，如事务管理、JDBC访问、JMS消息传递等。
微服务架构：Spring Boot和Spring Cloud使得开发人员可以快速构建独立的、生产级别的微服务应用程序。
Web服务：Spring提供了用于创建RESTful Web服务的支持，包括内容协商、数据绑定、数据验证等功能。

1.3 Spring的核心模块介绍

Spring框架由多个模块组成，每个模块都提供特定的功能。以下是一些核心模块的介绍：

核心容器（Core Container）：
- Beans：管理Spring Bean的定义、生命周期和依赖关系。
- Core：提供基本的IoC容器支持，包括DI和AOP功能的基础。
- Context：构建在核心容器之上，提供了Spring IoC容器的底层支持。它扩展了BeanFactory，添加了支持国际化、事件传播、资源装载等功能。
- Expression Language (EL)：提供了一个强大的表达式语言，可以用来访问对象的属性，支持动态查询和更新，以及SpEL（Spring Expression Language）等。
数据访问/集成：
- JDBC：为JDBC代码提供了一个简单的抽象层，有助于管理数据库连接和异常处理。
- ORM：提供了一组通用的工具类，可以与流行的ORM框架（如Hibernate和JPA）一起使用。
- OXM：提供了一组工具类，可以将对象转换为XML格式，反之亦然。支持JAXB、JiBX、Castor、XMLBeans、JiBX、XStream等。
- JMS：提供了一组类，可以用来发送和接收消息。
- Transaction：为编程和声明式事务管理提供了支持。
Web：
- Web：提供了Spring的HTTP客户端、Servlet上下文和Web应用程序上下文的接口。
- WebSocket：提供了Spring的WebSocket支持。
- WebSocket STOMP：提供了Spring的WebSocket STOMP支持。
- MVC：提供了Spring MVC框架，用于构建Web应用程序。
测试：
- Test：提供了测试Spring应用程序的支持。
移动：
- Mobile：提供了Spring的移动开发支持。

2. Spring环境搭建

2.1 开发环境准备

在开始编写Spring应用程序之前，需要确保开发环境已经设置好。以下是一些基本步骤来准备环境：

安装Java：
- 确保已安装JDK。可以在官网下载最新版本：https://www.oracle.com/java/technologies/javase-jdk11-downloads.html
- 设置环境变量，如JAVA_HOME，确保Java命令可用。
安装开发工具：
- 推荐使用IntelliJ IDEA，Eclipse等IDE。
配置Maven或Gradle：
- Maven和Gradle是常用的构建工具，用于管理项目依赖、编译、测试和打包。
- 在pom.xml或build.gradle文件中，添加Spring依赖。
创建新项目：
- 使用IDE创建一个新的Java项目。
- 在项目目录中创建一个src/main/java和src/main/resources目录。

2.2 创建第一个Spring项目

下面的步骤用于创建一个简单的Spring应用程序：

创建项目：
- 使用IDE创建一个新的Java项目。
- 在项目目录中创建一个src/main/java和src/main/resources目录。

添加依赖：

在pom.xml文件中添加Spring框架的依赖。

示例pom.xml文件的内容如下：

<dependencies>
 <dependency>
     <groupId>org.springframework</groupId>
     <artifactId>spring-context</artifactId>
     <version>5.3.10</version>
 </dependency>
 <dependency>
     <groupId>org.springframework</groupId>
     <artifactId>spring-webmvc</artifactId>
     <version>5.3.10</version>
 </dependency>
 <dependency>
     <groupId>javax.servlet</groupId>
     <artifactId>javax.servlet-api</artifactId>
     <version>4.0.1</version>
     <scope>provided</scope>
 </dependency>
 <dependency>
     <groupId>javax.servlet.jsp</groupId>
     <artifactId>javax.servlet.jsp-api</artifactId>
     <version>2.3.3</version>
     <scope>provided</scope>
 </dependency>
</dependencies>

创建配置文件：

在src/main/resources目录中创建一个applicationContext.xml文件。

示例配置文件内容如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
    http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

 <bean id="helloBean" class="com.example.HelloBean"/>

</beans>

创建主类：

在src/main/java目录中创建一个主类，用于启动Spring应用程序。

示例主类内容如下：

package com.example;

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

public class SpringDemo {
 public static void main(String[] args) {
     ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
     HelloBean helloBean = context.getBean("helloBean", HelloBean.class);
     System.out.println(helloBean.getMessage());
 }
}

创建示例类：

在src/main/java目录中创建一个示例类，用于测试依赖注入。

示例类内容如下：

package com.example;

public class HelloBean {
 private String message = "Hello, Spring!";

 public String getMessage() {
     return message;
 }

 public void setMessage(String message) {
     this.message = message;
 }
}

创建视图：

在WEB-INF/views目录中创建一个JSP视图文件。

示例JSP文件内容如下：

<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<html>
<head>
 <title>Hello, Spring!</title>
</head>
<body>
<h1>${message}</h1>
</body>
</html>

配置视图解析器：

在Spring配置文件中配置视图解析器。

示例配置文件内容如下：

<bean class="org.springframework.web.servlet.view.InternalResourceViewResolver">
 <property name="prefix" value="/WEB-INF/views/"/>
 <property name="suffix" value=".jsp"/>
</bean>

2.3 项目结构和配置文件详解

Spring项目的典型结构如下：

src/
├── main/
│   ├── java/
│   │   └── com/
│   │       └── example/
│   │           ├── HelloBean.java
│   │           └── SpringDemo.java
│   └── resources/
│       └── applicationContext.xml

配置文件applicationContext.xml的作用是定义和配置Spring Bean。以下是对配置文件的详细解释：

bean元素：
- <bean>元素用于定义一个Spring Bean。每个Bean都必须有一个唯一的id或name。
- 示例：
```
<bean id="helloBean" class="com.example.HelloBean"/>
```

property子元素：

<property>子元素用于设置Bean的属性值。

示例：

<bean id="helloBean" class="com.example.HelloBean">
<property name="message" value="Hello, Spring!"/>
</bean>

autowire属性：
- autowire属性用于自动装配Bean之间的依赖关系。常用的autowire值有byName、byType和constructor。
- 示例：
```
<bean id="helloBean" class="com.example.HelloBean" autowire="byName"/>
```

依赖注入：

可以通过ref属性将一个Bean注入到另一个Bean中。

示例：

<bean id="helloBean" class="com.example.HelloBean">
<property name="message" ref="anotherBean"/>
</bean>
<bean id="anotherBean" class="com.example.AnotherBean"/>

3. Spring IoC容器

3.1 依赖注入和控制反转的概念

依赖注入（Dependency Injection, DI）和控制反转（Inversion of Control, IoC）是Spring框架的核心概念。

依赖注入是指一个对象的依赖关系不由它自己创建，而是由外部注入。这样做的好处是可以把对象的创建和依赖关系解耦，便于测试和维护。

控制反转是指对象的控制权从应用代码转移到外部容器。容器负责管理对象的生命周期和依赖关系，从而实现了更松散的耦合和更好的可测试性。

3.2 使用XML配置依赖注入

在Spring中，可以使用XML配置文件来定义和配置依赖注入。

示例1：基本配置

定义Bean：
- 在XML配置文件中定义一个Bean。
- 示例：
```
<bean id="exampleBean" class="com.example.ExampleBean"/>
```

设置属性：

通过<property>标签设置Bean的属性值。

示例：

<bean id="exampleBean" class="com.example.ExampleBean">
 <property name="message" value="Hello, XML Config!"/>
</bean>

注入另一个Bean：

通过ref属性注入另一个Bean。

示例：

<bean id="exampleBean" class="com.example.ExampleBean">
 <property name="message" ref="anotherBean"/>
</bean>
<bean id="anotherBean" class="com.example.AnotherBean"/>

示例2：多实例配置

多实例配置：

使用<bean>标签定义多个相同的Bean实例。

示例：

<bean id="exampleBean1" class="com.example.ExampleBean">
 <property name="message" value="Instance 1"/>
</bean>
<bean id="exampleBean2" class="com.example.ExampleBean">
 <property name="message" value="Instance 2"/>
</bean>

使用FactoryBean：

使用FactoryBean创建多个实例。

示例：

<bean id="exampleBean" class="com.example.ExampleBean" factory-bean="exampleBeanFactory" factory-method="getInstance"/>
<bean id="exampleBeanFactory" class="com.example.ExampleBeanFactory"/>

3.3 使用注解进行依赖注入

Spring还支持使用注解进行依赖注入，使配置文件更简洁。

示例1：基本配置

定义Bean：

使用@Component注解标记一个类为Spring Bean。

示例：

@Component
public class ExampleBean {
 private String message;
 public String getMessage() { return message; }
 public void setMessage(String message) { this.message = message; }
}

设置属性：

使用@Value注解设置属性值。

示例：

@Component
public class ExampleBean {
 @Value("Hello, Annotation Config!")
 private String message;
 public String getMessage() { return message; }
 public void setMessage(String message) { this.message = message; }
}

注入另一个Bean：

使用@Autowired注解注入另一个Bean。

示例：

@Component
public class ExampleBean {
 @Autowired
 private AnotherBean anotherBean;
 public String getMessage() { return anotherBean.getMessage(); }
}

@Component
public class AnotherBean {
 private String message = "Hello, Another Bean!";
 public String getMessage() { return message; }
}

示例2：配置类

使用@Configuration注解：

使用@Configuration注解标记一个配置类。

示例：

@Configuration
public class AppConfig {
 @Bean
 public ExampleBean exampleBean() {
     ExampleBean bean = new ExampleBean();
     bean.setMessage("Hello, Configuration Class!");
     return bean;
 }
}

配置主类：

在主类中使用@SpringBootApplication注解启动Spring应用。

示例：

@SpringBootApplication
public class SpringDemo {
 public static void main(String[] args) {
     ApplicationContext context = SpringApplication.run(SpringDemo.class, args);
     ExampleBean exampleBean = context.getBean(ExampleBean.class);
     System.out.println(exampleBean.getMessage());
 }
}

4. Spring AOP编程

4.1 切面编程基础

面向切面编程（Aspect-Oriented Programming, AOP）是一种编程样式，它通过将横切关注点（如日志记录、事务管理等）从业务逻辑中分离出来，使代码更加模块化和可重用。

AOP的核心概念包括：

切面（Aspect）：一个模块化的代码单元，封装了横切关注点。
通知（Advice）：在特定时间点执行的行为。有多种类型的通知，如before、after、around等。
连接点（Join Point）：程序执行流程中的某个点，如方法调用、异常抛出等。
切入点（Pointcut）：定义了通知将在哪些连接点执行。通常使用切点表达式来定义。
引入（Introduction）：在运行时为一个类添加新的方法或字段。
织入（Weaving）：将切面应用到目标对象的过程，可以是编译时、类加载时或运行时。

4.2 创建切面和通知

Spring AOP支持使用XML配置和注解两种方式定义切面和通知。

示例1：XML配置

定义切面：

在XML配置文件中定义切面。

示例：

<bean id="loggingAspect" class="com.example.logging.LoggingAspect"/>

定义通知：

在切面类中定义通知方法。

示例：

public class LoggingAspect {
 @Before("execution(* com.example.service.*.*(..))")
 public void logBeforeJoinPoint(JoinPoint joinPoint) {
     System.out.println("Before method: " + joinPoint.getSignature().getName());
 }
}

示例2：注解配置

定义切面：

使用@Aspect注解标记切面类。

示例：

@Aspect
public class LoggingAspect {
 @Before("execution(* com.example.service.*.*(..))")
 public void logBeforeJoinPoint(JoinPoint joinPoint) {
     System.out.println("Before method: " + joinPoint.getSignature().getName());
 }
}

配置主类：

在主类中使用@EnableAspectJAutoProxy注解启用AOP代理。

示例：

@SpringBootApplication
@EnableAspectJAutoProxy
public class SpringDemo {
 public static void main(String[] args) {
     ApplicationContext context = SpringApplication.run(SpringDemo.class, args);
     Service service = context.getBean(Service.class);
     service.execute();
 }
}

4.3 配置和使用AOP

示例1：AOP配置

配置AOP：

在Spring配置文件中启用AOP。

示例：

<bean id="loggingAspect" class="com.example.logging.LoggingAspect"/>
<aop:config>
 <aop:aspect ref="loggingAspect">
     <aop:before pointcut="execution(* com.example.service.*.*(..))" method="logBeforeJoinPoint"/>
 </aop:aspect>
</aop:config>

使用AOP：

在需要AOP功能的服务类中添加方法。

示例：

public class Service {
 public void execute() {
     System.out.println("Executing service method...");
 }
}

示例2：AOP注解配置

配置AOP：

使用@EnableAspectJAutoProxy注解启用AOP。

示例：

@SpringBootApplication
@EnableAspectJAutoProxy
public class SpringDemo {
 public static void main(String[] args) {
     ApplicationContext context = SpringApplication.run(SpringDemo.class, args);
     Service service = context.getBean(Service.class);
     service.execute();
 }
}

使用AOP：

在需要AOP功能的服务类中添加方法。

示例：

public class Service {
 public void execute() {
     System.out.println("Executing service method...");
 }
}

5. Spring MVC入门

5.1 MVC设计模式简介

MVC（Model-View-Controller）是一种常见的软件架构模式，用于分离应用程序的不同关注点。MVC模式由以下三个部分组成：

模型（Model）：模型层包含应用程序的核心业务逻辑和数据结构。它封装了应用程序的核心数据、业务规则和逻辑。
视图（View）：视图层负责展示模型层的数据。视图层通常是一个HTML文件、JSP文件或模板文件，用于呈现数据给用户。
控制器（Controller）：控制器层处理用户的输入，将请求转发给适当的模型，并将模型的数据传递给适当的视图。

5.2 Spring MVC工作流程

Spring MVC是Spring框架的一个模块，用于构建Web应用程序。其工作流程如下：

客户端请求：
- 用户通过浏览器或其他客户端向服务器发送HTTP请求。
DispatcherServlet：
- Spring MVC通过DispatcherServlet处理所有的HTTP请求。DispatcherServlet是一个前端控制器，它负责将请求分发给适当的处理器（Controller）。
HandlerMapping：
- HandlerMapping负责找到合适的处理器（Controller）来处理请求。它根据请求URL将请求映射到控制器。
HandlerAdapter：
- HandlerAdapter负责调用控制器的方法。它将请求转换为控制器可以处理的形式。
Controller：
- 控制器处理请求，获取模型数据，并将数据传递给视图。
ViewResolver：
- ViewResolver负责找到适当的视图来渲染模型。它根据视图名称查找视图，并将模型数据传递给视图。
View：
- 视图负责渲染模型数据，并将结果发送给客户端。
客户端响应：
- 最终生成的HTML页面或其他响应数据被发送回客户端。

5.3 创建控制器、视图和模型

示例1：创建控制器

定义控制器：

使用@Controller注解标记控制器类。

示例：

@Controller
public class MyController {
 @GetMapping("/hello")
 public String sayHello() {
     return "hello";
 }
}

配置视图解析器：

在Spring配置文件中配置视图解析器。

示例：

<bean class="org.springframework.web.servlet.view.InternalResourceViewResolver">
 <property name="prefix" value="/WEB-INF/views/"/>
 <property name="suffix" value=".jsp"/>
</bean>

示例2：创建视图

创建视图：

在WEB-INF/views目录下创建一个JSP视图文件。

示例：

<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<html>
<head>
 <title>Hello, Spring MVC!</title>
</head>
<body>
<h1>Hello, Spring MVC!</h1>
</body>
</html>

配置视图解析器：

在Spring配置文件中配置视图解析器。

示例：

<bean class="org.springframework.web.servlet.view.InternalResourceViewResolver">
 <property name="prefix" value="/WEB-INF/views/"/>
 <property name="suffix" value=".jsp"/>
</bean>

示例3：创建模型

定义模型：

定义一个模型类，封装业务数据。

示例：

public class MyModel {
 private String message;
 public String getMessage() { return message; }
 public void setMessage(String message) { this.message = message; }
}

控制器传递模型：

在控制器中将模型数据传递给视图。

示例：

@Controller
public class MyController {
 @GetMapping("/hello")
 public String sayHello(Model model) {
     MyModel modelData = new MyModel();
     modelData.setMessage("Hello, World!");
     model.addAttribute("modelData", modelData);
     return "hello";
 }
}

视图展示模型：

在视图中展示模型数据。

示例：

<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<html>
<head>
 <title>Hello, Spring MVC!</title>
</head>
<body>
<h1>${modelData.message}</h1>
</body>
</html>

6. 实战项目：构建简单的Spring应用

6.1 整合Spring和数据库

在Spring中，可以使用JDBC或ORM框架（如Hibernate、JPA）来操作数据库。这里以JDBC为例。

示例1：配置数据源

添加依赖：

在pom.xml中添加JDBC依赖。

示例：

<dependency>
 <groupId>org.springframework</groupId>
 <artifactId>spring-jdbc</artifactId>
 <version>5.3.10</version>
</dependency>

配置数据源：

在Spring配置文件中配置数据源。

示例：

<bean id="dataSource" class="org.springframework.jdbc.datasource.DriverManagerDataSource">
 <property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver"/>
 <property name="url" value="jdbc:mysql://localhost:3306/mydb"/>
 <property name="username" value="root"/>
 <property name="password" value="password"/>
</bean>

示例2：使用JdbcTemplate

定义JdbcTemplate：

在Spring配置文件中定义JdbcTemplate。

示例：

<bean id="jdbcTemplate" class="org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate">
 <property name="dataSource" ref="dataSource"/>
</bean>

使用JdbcTemplate：

在Service类中注入JdbcTemplate，并使用它执行数据库操作。

示例：

@Service
public class UserService {
 @Autowired
 private JdbcTemplate jdbcTemplate;
 public List<User> getAllUsers() {
     String sql = "SELECT * FROM users";
     return jdbcTemplate.query(sql, new UserRowMapper());
 }
}

6.2 使用Spring Data进行数据操作

Spring Data提供了一组通用的数据访问抽象层，简化了数据访问层的开发。Spring Data JPA用于操作JPA数据源。

示例1：配置Spring Data JPA

添加依赖：

在pom.xml中添加Spring Data JPA依赖。

示例：

<dependency>
 <groupId>org.springframework.boot</groupId>
 <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
</dependency>

配置数据源：

在Spring配置文件中配置数据源。

示例：

<bean id="entityManagerFactory" class="org.springframework.orm.jpa.LocalContainerEntityManagerFactoryBean">
 <property name="dataSource" ref="dataSource"/>
 <property name="packagesToScan" value="com.example.model"/>
 <property name="jpaVendorAdapter">
     <bean class="org.springframework.orm.jpa.vendor.HibernateJpaVendorAdapter">
         <property name="showSql" value="true"/>
         <property name="generateDdl" value="true"/>
         <property name="database" value="MYSQL"/>
     </bean>
 </property>
</bean>

定义Repository接口：
- 定义一个继承自JpaRepository的接口。
- 示例：
```
public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
}
```

示例2：使用Repository接口

注入Repository接口：

在Service类中注入Repository接口，并使用它执行数据库操作。

示例：

@Service
public class UserService {
 @Autowired
 private UserRepository userRepository;
 public List<User> getAllUsers() {
     return userRepository.findAll();
 }
}

6.3 常见问题与调试技巧

问题1：依赖注入失败

问题：在Spring容器中无法正确注入依赖。
解决方案：
- 检查@Autowired注解是否正确使用。
- 确保依赖类被正确标记为Spring Bean（使用@Component、@Service等注解）。
- 检查Spring配置文件是否正确配置了依赖关系。

问题2：事务管理失败

问题：事务管理出现问题，如事务无法回滚。
解决方案：
- 确保事务管理器配置正确。
- 使用@Transactional注解标注需要事务管理的方法。
- 检查事务传播行为是否正确，如@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)。

问题3：AOP通知未生效

问题：AOP通知未生效，切面未被调用。
解决方案：
- 确保@EnableAspectJAutoProxy注解已经启用。
- 检查切面定义是否正确。
- 检查配置文件中是否有正确定义<aop:config>标签。

问题4：Spring MVC视图无法正确渲染

问题：视图无法正确渲染，如JSP文件未被正确加载。
解决方案：
- 检查视图解析器配置是否正确。
- 检查视图文件是否存在，并且路径正确。
- 检查Controller中返回的视图名称是否与视图文件名称一致。

调试技巧

日志输出：使用@Slf4j注解等日志工具输出调试信息，帮助定位问题。
断点调试：使用IDE的调试功能，在关键代码处设置断点，逐步执行查看代码执行情况。
依赖检查：使用mvn dependency:tree命令检查项目依赖，确保没有版本冲突。

通过以上步骤，可以有效地构建和调试Spring应用程序，解决常见问题，提高开发效率。

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Spring教程：初学者必备指南

1.1 什么是Spring框架

1.2 Spring框架的优势和应用场景

1.3 Spring的核心模块介绍

2.1 开发环境准备

2.2 创建第一个Spring项目

2.3 项目结构和配置文件详解

3.1 依赖注入和控制反转的概念

3.2 使用XML配置依赖注入

示例1：基本配置

示例2：多实例配置

3.3 使用注解进行依赖注入

示例1：基本配置

示例2：配置类

4.1 切面编程基础

4.2 创建切面和通知

示例1：XML配置

示例2：注解配置

4.3 配置和使用AOP

示例1：AOP配置

示例2：AOP注解配置

5.1 MVC设计模式简介

5.2 Spring MVC工作流程

5.3 创建控制器、视图和模型

示例1：创建控制器

示例2：创建视图

示例3：创建模型

6.1 整合Spring和数据库

示例1：配置数据源

示例2：使用JdbcTemplate

6.2 使用Spring Data进行数据操作

示例1：配置Spring Data JPA

示例2：使用Repository接口

6.3 常见问题与调试技巧

问题1：依赖注入失败

问题2：事务管理失败

问题3：AOP通知未生效

问题4：Spring MVC视图无法正确渲染

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