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SpringBoot企业级开发学习入门教程

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SpringBoot

概述

本文详细介绍了Spring Boot企业级开发学习的基础概念和环境搭建，包括自动配置、开发环境配置及项目创建方法。文章进一步深入讲解了Spring Boot的核心特性和高级功能，如RESTful API开发、数据库集成与操作、静态资源处理、安全认证与权限管理等。此外，还提供了Spring Boot应用部署与运维的实战案例和常见问题解决技巧。通过这些内容，读者可以全面掌握Spring Boot企业级开发学习的相关知识。

SpringBoot企业级开发学习入门教程

SpringBoot基础概念与环境搭建

SpringBoot简介

Spring Boot 是Spring家族的一个子项目，旨在简化新Spring应用的初始搭建以及开发过程。它通过约定优于配置的方式，快速地帮助开发者搭建一个独立运行的Spring应用。Spring Boot能够自动配置大部分Spring应用，这样开发者只需要提供少量的配置即可快速完成应用的搭建。

Spring Boot的核心理念是快速开发，它提供了一系列的开箱即用的功能，使得开发人员可以专注于业务逻辑的实现，而不需要花费过多的时间在配置和基础的开发环境中。

开发环境配置

要开始使用Spring Boot进行开发，首先需要配置好开发环境。以下是配置开发环境的步骤：

安装Java环境
- Spring Boot基于Java技术，因此需要在计算机上安装JDK。推荐安装JDK 11及以上版本。
安装IDE
- 推荐使用IntelliJ IDEA或Eclipse作为开发工具。这两款IDE都提供了对Spring Boot的集成支持，可以加快开发进度。
安装Maven或Gradle
- Spring Boot项目使用Maven或Gradle进行构建和依赖管理。
- 下载并安装Maven或Gradle。确保环境变量配置正确，可以在命令行中通过mvn -v或gradle -v检查是否安装成功。
构建Spring Boot项目
- 在IntelliJ IDEA中，可以通过File -> New -> Project，选择Spring Initializr来创建一个新的Spring Boot项目。
- 在Eclipse中，通过File -> New -> Project，选择Spring Starter Project来创建项目。

快速创建SpringBoot项目

使用Spring Initializr在线工具

Spring Initializr提供了一个在线的项目生成工具，通过这个工具可以快速下载一个基本的Spring Boot项目模板。以下是使用步骤：

访问Spring Initializr网站：https://start.spring.io/
选择项目配置：选择合适的Spring Boot版本和依赖。
生成项目：点击Generate ZIP或Generate Project按钮下载。
解压下载的文件，导入IDE中进行编辑。

使用IDE创建SpringBoot项目

在IntelliJ IDEA中创建Spring Boot项目：

打开IntelliJ IDEA，选择File -> New -> Project。
选择Spring Initializr，点击Next。
输入Artifact和Group ID，选择Java版本和依赖。
点击Finish完成项目的创建。

在Eclipse中创建Spring Boot项目：

打开Eclipse，选择File -> New -> Project。
选择Spring Starter Project，点击Next。
选择项目名称和依赖，点击Finish完成项目的创建。

示例代码

创建一个简单的Spring Boot项目示例：

<!-- pom.xml -->
<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 
         http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>demo</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.7.0</version>
    </parent>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </build>
</project>

// Application.java
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);
    }

}

SpringBoot核心特性详解

自动配置与约定优于配置

Spring Boot通过自动配置提供了一种开箱即用的特性，能够根据应用中的类库自动配置Spring。例如，如果项目中引入了Spring Web的依赖，Spring Boot会自动配置一个Tomcat，并创建一个DispatcherServlet来处理HTTP请求。

自动配置的原理

Spring Boot的自动配置类通常以*AutoConfiguration结尾。这些类会根据条件判断是否应该进行配置。例如，WebMvcAutoConfiguration会检查项目中是否包含Spring MVC相关依赖，如果包含，则会进行相应的自动配置。

手动控制自动配置

在某些情况下，可能需要手动控制某些自动配置的开关，可以通过在application.properties或application.yml文件中添加属性来控制。例如：

# application.properties
spring.autoconfigure.exclude=org.springframework.boot.autoconfigure.jdbc.DataSourceAutoConfiguration

SpringBoot Starter快速集成第三方库

Spring Boot提供了一系列的starter依赖，这些starter依赖已经包含了常用的第三方库以及它们的配置。例如，spring-boot-starter-web包含了Spring MVC和Tomcat的自动配置，spring-boot-starter-data-jpa包含了JPA的配置。

使用Starter依赖

在pom.xml中添加Starter依赖：

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

示例代码

创建一个简单的RESTful API：

// HelloWorldController.java
package com.example.demo;

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
@RequestMapping("/api")
public class HelloWorldController {

    @GetMapping("/hello")
    public String hello() {
        return "Hello, World!";
    }

}

SpringBoot Actuator监控与管理

Spring Boot Actuator提供了生产就绪功能，包括健康检查、审计、指标收集、环境信息等。Actuator使用spring-boot-starter-actuator依赖来引入相关功能。

使能Actuator

在pom.xml中添加Actuator依赖：

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

配置Actuator端点

默认情况下，Actuator提供了多个端点，可以通过配置文件控制它们的启用和禁用。例如：

# application.properties
management.endpoints.web.exposure.include=health,info

示例代码

创建一个简单的Actuator应用：

// DemoApplication.java
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);
    }

}

在application.properties中配置Actuator端点：

# application.properties
management.endpoints.web.exposure.include=health,info

SpringBoot应用开发实战

RESTful API开发

RESTful API是一种基于HTTP协议的API设计风格，它使用标准的HTTP动词（GET、POST、PUT、DELETE）来操作资源。Spring Boot通过@Controller和@RestController注解提供了简洁的API开发方式。

创建RESTful API

在Spring Boot项目中，可以通过创建一个Controller类来定义RESTful API。以下是一个完整的示例，包括处理请求体、错误处理等：

// HelloWorldController.java
package com.example.demo;

import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

@RestController
@RequestMapping("/api")
public class HelloWorldController {

    @GetMapping("/hello")
    public String hello() {
        return "Hello, World!";
    }

    @PostMapping("/create")
    public ResponseEntity<String> create(@RequestBody String data) {
        if (data == null || data.isEmpty()) {
            return new ResponseEntity<>(HttpStatus.BAD_REQUEST);
        }
        return new ResponseEntity<>(data, HttpStatus.CREATED);
    }

}

数据库集成与操作

Spring Boot提供了多种数据库支持，包括关系型数据库（如MySQL、PostgreSQL）和NoSQL数据库（如MongoDB）。这里以MySQL为例，进行数据库的集成与操作。

使用JPA进行数据库操作

Spring Boot通过spring-boot-starter-data-jpa依赖来提供JPA的支持。

配置数据库连接

在application.properties中配置数据库连接信息：

# application.properties
spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/mydb
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=root
spring.jpa.hibernate.ddl-auto=update

创建实体类

创建一个简单的实体类来表示数据库表中的数据。

示例代码

创建一个简单的实体类：

// Book.java
package com.example.demo;

import javax.persistence.Entity;
import javax.persistence.GeneratedValue;
import javax.persistence.GenerationType;
import javax.persistence.Id;

@Entity
public class Book {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private int id;
    private String title;
    private String author;

    // Getters and Setters
    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public String getTitle() {
        return title;
    }

    public void setTitle(String title) {
        this.title = title;
    }

    public String getAuthor() {
        return author;
    }

    public void setAuthor(String author) {
        this.author = author;
    }

}

创建Repository

通过继承JpaRepository接口来创建Repository，用于操作数据库中的数据。

// BookRepository.java
package com.example.demo;

import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;

public interface BookRepository extends JpaRepository<Book, Integer> {
}

创建Service

创建一个简单的Service来操作数据库中的数据。

// BookService.java
package com.example.demo;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.List;

@Service
public class BookService {

    @Autowired
    private BookRepository bookRepository;

    public List<Book> getAllBooks() {
        return bookRepository.findAll();
    }

    public Book addBook(Book book) {
        return bookRepository.save(book);
    }

    public Book getBookById(int id) {
        return bookRepository.findById(id).orElse(null);
    }

    public void deleteBook(int id) {
        bookRepository.deleteById(id);
    }

}

创建Controller

通过Controller来提供API接口来操作数据库中的数据。

// BookController.java
package com.example.demo;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

import java.util.List;

@RestController
@RequestMapping("/api/books")
public class BookController {

    @Autowired
    private BookService bookService;

    @GetMapping("/")
    public List<Book> getAllBooks() {
        return bookService.getAllBooks();
    }

    @PostMapping("/add")
    public Book addBook(@RequestBody Book book) {
        return bookService.addBook(book);
    }

    @GetMapping("/{id}")
    public Book getBookById(@PathVariable int id) {
        return bookService.getBookById(id);
    }

    @DeleteMapping("/{id}")
    public void deleteBook(@PathVariable int id) {
        bookService.deleteBook(id);
    }

}

静态资源处理与模板引擎使用

Spring Boot默认支持处理静态资源，如HTML、CSS、JavaScript等。同时，它也支持多种模板引擎，如Thymeleaf、FreeMarker等。

静态资源处理

Spring Boot默认会在src/main/resources/static目录下查找静态资源文件。可以在此目录下添加HTML、CSS、JavaScript等文件。

使用Thymeleaf模板引擎

Thymeleaf是一种流行的模板引擎，可用于渲染HTML、XML等文件。

配置Thymeleaf

在pom.xml中添加Thymeleaf依赖：

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

创建模板文件

在src/main/resources/templates目录下创建HTML模板文件。

示例代码

创建一个简单的Thymeleaf模板文件：

<!-- src/main/resources/templates/index.html -->
<!DOCTYPE html>
<html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head>
    <title>My Webpage</title>
</head>
<body>
<h1 th:text="'Hello, ' + ${name}"></h1>
</body>
</html>

创建Controller

通过Controller来渲染模板文件。

// IndexController.java
package com.example.demo;

import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.ui.Model;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;

@Controller
public class IndexController {

    @GetMapping("/")
    public String home(Model model) {
        model.addAttribute("name", "World");
        return "index";
    }

}

SpringBoot高级功能探索

安全认证与权限管理

Spring Boot通过spring-security库提供了强大的安全功能。可以通过配置文件或自定义Security配置来实现认证和权限管理。

使用Spring Security

在pom.xml中添加Spring Security依赖：

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

示例代码

创建一个简单的Spring Security配置：

// SecurityConfig.java
package com.example.demo;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.EnableWebSecurity;
import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;
import org.springframework.security.core.userdetails.User;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetails;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetailsService;
import org.springframework.security.provisioning.InMemoryUserDetailsManager;

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeRequests()
                .antMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN")
                .antMatchers("/user/**").hasRole("USER")
                .anyRequest().authenticated()
            .and()
                .formLogin()
                .loginPage("/login")
                .permitAll();
    }

    @Override
    @Bean
    public UserDetailsService userDetailsService() {
        UserDetails user = User.withDefaultPasswordEncoder()
            .username("user")
            .password("123456")
            .roles("USER")
            .build();

        UserDetails admin = User.withDefaultPasswordEncoder()
            .username("admin")
            .password("123456")
            .roles("ADMIN")
            .build();

        return new InMemoryUserDetailsManager(user, admin);
    }

}

分布式配置与服务注册发现

Spring Boot支持与Spring Cloud一起使用，用于实现微服务架构中的配置中心和服务发现功能。

使用Spring Cloud Config

Spring Cloud Config提供了一个集中式配置服务器来管理应用的配置文件。

引入Spring Cloud Config依赖

在pom.xml中添加Spring Cloud Config依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-config</artifactId>
</dependency>

配置文件

在配置服务器上创建配置文件，例如application.yml。

示例代码

创建一个简单的Spring Cloud Config客户端：

// Application.java
package com.example.demo;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.context.config.annotation.RefreshScope;

@SpringBootApplication
@RefreshScope
public class DemoApplication {

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

}

异步处理与任务调度

Spring Boot支持异步处理和任务调度功能。可以通过@Async注解来实现异步方法调用，通过@Scheduled注解来实现定时任务调度。

异步处理

配置异步支持

在Application.java中添加@EnableAsync注解。

// Application.java
package com.example.demo;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;

@SpringBootApplication
@EnableAsync
public class DemoApplication {

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

}

实现异步方法

使用@Async注解来定义异步方法。

示例代码

创建一个简单的异步方法：

// AsyncService.java
package com.example.demo;

import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.concurrent.Future;

@Service
public class AsyncService {

    @Async
    public Future<String> callAsync() {
        return new AsyncResult<>("Async Result");
    }

}

任务调度

配置任务调度

在Application.java中添加@EnableScheduling注解。

// Application.java
package com.example.demo;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableScheduling;

@SpringBootApplication
@EnableScheduling
public class DemoApplication {

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

}

实现定时任务

使用@Scheduled注解来定义定时任务。

示例代码

创建一个简单的定时任务：

// ScheduledService.java
package com.example.demo;

import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

@Component
public class ScheduledService {

    @Scheduled(fixedRate = 5000)
    public void printDate() {
        System.out.println("Current Date/Time : " + new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()));
    }

}

SpringBoot项目部署与运维

构建与打包发布

Spring Boot支持使用Maven或Gradle进行构建和打包。通过mvn package或gradle build命令可以生成一个可执行的JAR文件。

使用Maven打包

在pom.xml中配置打包方式：

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

运行mvn clean package命令来构建和打包项目。

示例代码

构建并打包项目：

# 在项目根目录下执行
mvn clean package

容器化部署与Docker应用

Spring Boot应用可以使用Docker容器化部署，这提高了应用的可移植性和可维护性。

使用Docker部署

创建一个Dockerfile来定义镜像构建命令。

创建Dockerfile

在项目根目录下创建Dockerfile：

# Dockerfile
FROM openjdk:11-jdk-alpine
VOLUME /tmp
ARG JAR_FILE=target/*.jar
COPY ${JAR_FILE} app.jar
ENTRYPOINT ["java","-jar","/app.jar"]

构建Docker镜像

# 在项目根目录下执行
docker build -t myapp .

运行Docker镜像

# 在项目根目录下执行
docker run -p 8080:8080 myapp

示例代码

构建并运行Docker镜像：

# 在项目根目录下执行
docker build -t myapp .

docker run -p 8080:8080 myapp

日志管理与监控

Spring Boot提供了多种日志框架的支持，如Logback、Log4j等。同时，也可以通过Actuator来监控应用的运行状态。

使用Logback

在src/main/resources目录下创建logback-spring.xml文件来配置日志。

示例代码

创建一个简单的Logback配置文件：

<!-- src/main/resources/logback-spring.xml -->
<configuration>
    <appender name="STDOUT" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <encoder>
            <pattern>%d{HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger{36} - %msg%n</pattern>
        </encoder>
    </appender>

    <root level="info">
        <appender-ref ref="STDOUT" />
    </root>
</configuration>

使用Actuator监控

通过Actuator的/actuator端点来监控应用的状态。

示例代码

在application.properties中配置Actuator端点：

# application.properties
management.endpoints.web.exposure.include=health,info

实战案例分析与常见问题解决

企业级应用开发案例

实战案例

参考一个简单的在线书店应用来展示Spring Boot的核心功能和高级功能。

数据库设计

设计一个简单的数据库模型，包含Book和User两个实体类。

示例代码

创建一个简单的数据库实体类：

// Book.java
package com.example.demo;

import javax.persistence.Entity;
import javax.persistence.GeneratedValue;
import javax.persistence.GenerationType;
import javax.persistence.Id;

@Entity
public class Book {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private int id;
    private String title;
    private String author;

    // Getters and Setters
    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public String getTitle() {
        return title;
    }

    public void setTitle(String title) {
        this.title = title;
    }

    public String getAuthor() {
        return author;
    }

    public void setAuthor(String author) {
        this.author = author;
    }

}

服务设计

设计服务层来操作数据库中的数据。

示例代码

创建一个简单的服务类：

// BookService.java
package com.example.demo;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.List;

@Service
public class BookService {

    @Autowired
    private BookRepository bookRepository;

    public List<Book> getAllBooks() {
        return bookRepository.findAll();
    }

    public Book addBook(Book book) {
        return bookRepository.save(book);
    }

    public Book getBookById(int id) {
        return bookRepository.findById(id).orElse(null);
    }

    public void deleteBook(int id) {
        bookRepository.deleteById(id);
    }

}

控制器设计

设计控制器层来提供API接口。

示例代码

创建一个简单的控制器类来提供API接口：

// BookController.java
package com.example.demo;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

import java.util.List;

@RestController
@RequestMapping("/api/books")
public class BookController {

    @Autowired
    private BookService bookService;

    @GetMapping("/")
    public List<Book> getAllBooks() {
        return bookService.getAllBooks();
    }

    @PostMapping("/add")
    public Book addBook(@RequestBody Book book) {
        return bookService.addBook(book);
    }

    @GetMapping("/{id}")
    public Book getBookById(@PathVariable int id) {
        return bookService.getBookById(id);
    }

    @DeleteMapping("/{id}")
    public void deleteBook(@PathVariable int id) {
        bookService.deleteBook(id);
    }

}

常见错误排查与解决技巧

常见错误

依赖冲突：项目中不同依赖间可能存在冲突，导致应用启动失败。
配置错误：配置文件中的配置项错误可能导致应用启动失败或运行时错误。
资源路径错误：静态资源路径配置错误可能导致静态资源无法访问。
数据库连接错误：数据库连接配置错误可能导致数据库操作失败。

解决方法

依赖冲突：使用Maven或Gradle的依赖树命令来查看依赖冲突，并调整依赖版本。

# 查看依赖树
mvn dependency:tree

配置错误：检查配置文件中的配置项，确保配置正确。
资源路径错误：检查静态资源路径配置，确保路径正确。
数据库连接错误：检查数据库连接配置，确保数据库连接信息正确。

示例代码

解决依赖冲突：

<!-- pom.xml -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    <version>2.7.0</version>
</dependency>

解决配置错误：

# application.properties
spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/mydb
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=root
spring.jpa.hibernate.ddl-auto=update

解决资源路径错误：

# application.properties
spring.mvc.static-path-pattern=/resources/**

解决数据库连接错误：

# application.properties
spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/mydb
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=root
spring.jpa.hibernate.ddl-auto=update

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SpringBoot企业级开发学习入门教程

SpringBoot简介

开发环境配置

快速创建SpringBoot项目

使用Spring Initializr在线工具

使用IDE创建SpringBoot项目

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自动配置与约定优于配置

自动配置的原理

手动控制自动配置

SpringBoot Starter快速集成第三方库

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SpringBoot Actuator监控与管理

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RESTful API开发

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安全认证与权限管理

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异步处理与任务调度

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使用Maven打包

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容器化部署与Docker应用

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日志管理与监控

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常见错误排查与解决技巧

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