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Java一一一简易图书管理系统

1. 需求分析

• 功能需求：
  • 添加图书
  • 删除图书
  • 更新图书信息
  • 查询图书
  • 列出所有图书

2. 设计

• 实体类：Book
• 业务逻辑类：LibraryManager

3. 实现

3.1 Book类

public class Book {private String id;private String title;private String author;private int year;public Book(String id, String title, String author, int year) {this.id = id;this.title = title;this.author = author;this.year = year;}// Getters and Setterspublic String getId() {return id;}public void setId(String 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;}public int getYear() {return year;}public void setYear(int year) {this.year = year;}@Overridepublic String toString() {return "Book{" +"id='" + id + '\'' +", title='" + title + '\'' +", author='" + author + '\'' +", year=" + year +'}';}
}

3.2 LibraryManager类

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;public class LibraryManager {private List<Book> books;public LibraryManager() {this.books = new ArrayList<>();}public void addBook(Book book) {books.add(book);}public boolean removeBook(String id) {return books.removeIf(book -> book.getId().equals(id));}public void updateBook(String id, Book updatedBook) {Book book = books.stream().filter(b -> b.getId().equals(id)).findFirst().orElse(null);if (book != null) {book.setTitle(updatedBook.getTitle());book.setAuthor(updatedBook.getAuthor());book.setYear(updatedBook.getYear());}}public List<Book> searchBooksByTitle(String title) {return books.stream().filter(book -> book.getTitle().contains(title)).collect(Collectors.toList());}public List<Book> getAllBooks() {return new ArrayList<>(books);}
}

4. 测试

public class Main {public static void main(String[] args) {LibraryManager manager = new LibraryManager();// 添加图书manager.addBook(new Book("1", "Java Basics", "John Doe", 2021));manager.addBook(new Book("2", "Advanced Java", "Jane Doe", 2022));// 列出所有图书System.out.println("All Books:");manager.getAllBooks().forEach(System.out::println);// 更新图书Book updatedBook = new Book("1", "Java Fundamentals", "John Doe", 2021);manager.updateBook("1", updatedBook);// 搜索图书System.out.println("Search Results:");manager.searchBooksByTitle("Java").forEach(System.out::println);// 删除图书manager.removeBook("2");// 再次列出所有图书System.out.println("All Books after removal:");manager.getAllBooks().forEach(System.out::println);}
}

5. 总结

这个简易的图书管理系统展示了Java在面向对象编程中的基本应用，包括类的定义、方法的实现以及简单的集合操作。通过这个案例，初学者可以学习到如何使用Java创建和管理对象集合，以及如何实现简单的业务逻辑。

请注意，这只是一个基础示例，实际应用中可能需要考虑更多的功能和异常处理，以及与数据库的交互等。

案例名称：基于Spring Boot的RESTful图书管理系统

1. 环境准备

• Java 11 或更高版本
• Spring Boot 2.5.x 或更高版本
• Maven 或 Gradle 作为构建工具
• 一个文本编辑器或IDE（如IntelliJ IDEA或Eclipse）

2. 项目结构

src/
|-- main/
|   |-- java/
|   |   `-- com.example.bookstore/
|   |       |-- BookController.java
|   |       |-- BookService.java
|   |       `-- Book.java
|   `-- resources/
|       `-- application.properties

3. 实现步骤

3.1 创建Spring Boot项目

使用Spring Initializr来生成项目基础结构。

3.2 添加依赖

在pom.xml（Maven）或build.gradle（Gradle）中添加Web和JPA依赖。

pom.xml 示例:

<dependencies><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId></dependency><dependency><groupId>com.h2database</groupId><artifactId>h2</artifactId><scope>runtime</scope></dependency>
</dependencies>

3.3 Book实体类

package com.example.bookstore;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 Long id;private String title;private String author;private int publishYear;// Constructors, getters and setters
}

3.4 BookRepository接口

package com.example.bookstore;import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;public interface BookRepository extends JpaRepository<Book, Long> {
}

3.5 BookService业务逻辑类

package com.example.bookstore;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
import java.util.List;
import java.util.Optional;@Service
public class BookService {@Autowiredprivate BookRepository bookRepository;public List<Book> getAllBooks() {return bookRepository.findAll();}public Book getBookById(Long id) {return bookRepository.findById(id).orElse(null);}public Book addBook(Book book) {return bookRepository.save(book);}public Book updateBook(Long id, Book updatedBook) {Optional<Book> bookOptional = bookRepository.findById(id);if (bookOptional.isPresent()) {Book book = bookOptional.get();book.setTitle(updatedBook.getTitle());book.setAuthor(updatedBook.getAuthor());book.setPublishYear(updatedBook.getPublishYear());return bookRepository.save(book);}return null;}public void deleteBook(Long id) {bookRepository.deleteById(id);}
}

3.6 BookController控制器

package com.example.bookstore;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;import java.util.List;@RestController
@RequestMapping("/api/books")
public class BookController {@Autowiredprivate BookService bookService;@GetMappingpublic List<Book> getAllBooks() {return bookService.getAllBooks();}@GetMapping("/{id}")public ResponseEntity<Book> getBookById(@PathVariable Long id) {Book book = bookService.getBookById(id);return book != null ? ResponseEntity.ok(book) : ResponseEntity.notFound().build();}@PostMappingpublic Book addBook(@RequestBody Book book) {return bookService.addBook(book);}@PutMapping("/{id}")public ResponseEntity<Book> updateBook(@PathVariable Long id, @RequestBody Book updatedBook) {Book book = bookService.updateBook(id, updatedBook);return book != null ? ResponseEntity.ok(book) : ResponseEntity.notFound().build();}@DeleteMapping("/{id}")public ResponseEntity<Void> deleteBook(@PathVariable Long id) {bookService.deleteBook(id);return ResponseEntity.ok().build();}
}

3.7 配置文件application.properties

spring.datasource.url=jdbc:h2:mem:testdb
spring.datasource.driverClassName=org.h2.Driver
spring.datasource.username=sa
spring.datasource.password=
spring.jpa.database-platform=org.hibernate.dialect.H2Dialectspring.h2.console.enabled=true

4. 运行和测试

使用您喜欢的IDE运行main方法或使用Maven/Gradle命令来启动Spring Boot应用。使用Postman或curl命令行工具来测试API。

5. 总结

这个案例展示了如何使用Spring Boot创建一个简单的RESTful API，它提供了基本的CRUD操作。通过这个案例，您可以学习到Spring Boot的核心概念，如依赖注入、服务层、数据访问层以及RESTful API设计。

这个示例使用了内存数据库H2，适合开发和测试，但在生产环境中，您应该使用更健壮的数据库解决方案，并考虑安全性、异常处理和日志记录等因素。

接下来，我们将在图书管理系统中增加一个新功能：用户认证和授权。我们将使用Spring Security来实现这一功能，确保只有认证用户可以访问敏感数据和执行特定操作。

带有用户认证和授权的图书管理系统

1. 添加Spring Security依赖

首先，需要在项目的pom.xml（Maven）或build.gradle（Gradle）文件中添加Spring Security的依赖。

pom.xml 示例:

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

2. 配置Spring Security

创建一个配置类来配置Spring Security。

package com.example.bookstore;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.core.userdetails.User;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetailsService;
import org.springframework.security.crypto.bcrypt.BCryptPasswordEncoder;
import org.springframework.security.crypto.password.PasswordEncoder;
import org.springframework.security.provisioning.InMemoryUserDetailsManager;@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig {@Beanpublic PasswordEncoder passwordEncoder() {return new BCryptPasswordEncoder();}@Beanpublic UserDetailsService userDetailsService(PasswordEncoder encoder) {InMemoryUserDetailsManager manager = new InMemoryUserDetailsManager();manager.createUser(User.withUsername("user").password(encoder.encode("password")).roles("USER").build());return manager;}@Beanpublic HttpSecurity httpSecurity(UserDetailsService userDetailsService) throws Exception {return new HttpSecurity(http -> http.authorizeRequests().antMatchers("/api/books/**").authenticated().and().httpBasic().and().csrf().disable());}
}

3. 保护RESTful API

使用@PreAuthorize注解来保护特定的API端点。

package com.example.bookstore;import org.springframework.security.access.prepost.PreAuthorize;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;@RestController
@RequestMapping("/api/books")
public class BookController {// ... existing code ...@PreAuthorize("hasRole('USER')")@DeleteMapping("/{id}")public ResponseEntity<Void> deleteBook(@PathVariable Long id) {bookService.deleteBook(id);return ResponseEntity.ok().build();}
}

4. 增加用户注册功能

创建一个用户注册的API端点。

// ... existing imports ...@RestController
@RequestMapping("/api/auth")
public class AuthController {private final UserService userService;public AuthController(UserService userService) {this.userService = userService;}@PostMapping("/register")public ResponseEntity<?> registerUser(@RequestBody UserRegistrationDto userRegistrationDto) {userService.registerUser(userRegistrationDto);return ResponseEntity.ok().build();}
}

5. 用户注册服务和数据传输对象

创建UserService和UserRegistrationDto来处理用户注册。

package com.example.bookstore;// UserService.java
@Service
public class UserService {private final UserRepository userRepository;private final PasswordEncoder passwordEncoder;@Autowiredpublic UserService(UserRepository userRepository, PasswordEncoder passwordEncoder) {this.userRepository = userRepository;this.passwordEncoder = passwordEncoder;}public void registerUser(UserRegistrationDto userRegistrationDto) {User newUser = new User(userRegistrationDto.getUsername(),passwordEncoder.encode(userRegistrationDto.getPassword()));userRepository.save(newUser);}
}// UserRegistrationDto.java
public class UserRegistrationDto {private String username;private String password;// Constructors, getters and setters
}

6. 更新数据库配置

在application.properties或application.yml中添加用户表的配置。

# application.properties
spring.datasource.url=jdbc:h2:mem:testdb;DB_CLOSE_DELAY=-1;DB_CLOSE_ON_EXIT=FALSE
spring.datasource.driverClassName=org.h2.Driver
spring.datasource.username=sa
spring.datasource.password=spring.jpa.database-platform=org.hibernate.dialect.H2Dialect
spring.jpa.hibernate.ddl-auto=update# H2 console settings
spring.h2.console.enabled=true
spring.h2.console.path=/h2-console

7. 测试和验证

启动应用程序，并使用Postman或curl测试用户注册和认证保护的API。

8. 总结

通过增加用户认证和授权，我们的图书管理系统变得更加安全。Spring Security提供了一套强大的安全工具，可以轻松地集成到Spring Boot应用程序中。通过使用@EnableWebSecurity注解和配置HttpSecurity，我们可以控制对API端点的访问。此外，@PreAuthorize注解允许我们在方法级别细粒度地控制访问权限。

请注意，本案例中的用户存储在内存中，仅用于演示目的。在实际应用中，您应该使用数据库来持久化用户信息，并考虑使用JWT或OAuth2等更先进的认证机制。

接下来，我们将在图书管理系统中增加一个新功能：基于角色的访问控制（RBAC）。这将允许我们根据用户的角色限制对某些资源的访问。

基于角色的访问控制的图书管理系统

1. 扩展用户模型

首先，我们需要扩展用户模型来包含角色信息。

package com.example.bookstore;import org.springframework.security.core.GrantedAuthority;
import org.springframework.security.core.authority.SimpleGrantedAuthority;import javax.persistence.*;
import java.util.Collection;
import java.util.stream.Collectors;@Entity
public class User {@Id@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)private Long id;private String username;private String password;@ManyToMany(fetch = FetchType.EAGER)private Set<Role> roles;// Constructors, getters and setterspublic Collection<? extends GrantedAuthority> getAuthorities() {return roles.stream().map(role -> new SimpleGrantedAuthority(role.getName())).collect(Collectors.toList());}
}

2. 角色模型

创建一个角色模型来定义不同的角色。

package com.example.bookstore;@Entity
public class Role {@Id@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)private Long id;private String name;// Constructors, getters and setters
}

3. 用户角色关联

创建一个关联表来定义用户和角色之间的关系。

package com.example.bookstore;import javax.persistence.*;@Entity
@Table(name = "user_role")
public class UserRole {@Id@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)private Long id;@ManyToOne@JoinColumn(name = "user_id")private User user;@ManyToOne@JoinColumn(name = "role_id")private Role role;// Constructors, getters and setters
}

4. 更新UserRepository

添加方法来查找用户及其角色。

package com.example.bookstore;import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {User findByUsername(String username);
}

5. 更新Spring Security配置

更新SecurityConfig来使用自定义的UserDetailsService。

package com.example.bookstore;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetails;
import org.springframework.security.core.userdetails.UsernameNotFoundException;
import org.springframework.security.provisioning.UserDetailsManager;@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {@Autowiredprivate UserRepository userRepository;@Bean@Overridepublic UserDetailsService userDetailsService() {return new UserDetailsManager() {@Overridepublic UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {User user = userRepository.findByUsername(username);if (user == null) {throw new UsernameNotFoundException("User not found");}return user;}// Other methods are omitted for brevity};}// Other configurations are omitted for brevity
}

6. 基于角色的访问控制

使用@PreAuthorize或@Secured注解来限制访问。

package com.example.bookstore;import org.springframework.security.access.prepost.PreAuthorize;@RestController
@RequestMapping("/api/books")
public class BookController {// ... existing code ...@PreAuthorize("hasRole('ADMIN')")@PostMappingpublic Book addBook(@RequestBody Book book) {return bookService.addBook(book);}@PreAuthorize("hasRole('USER')")@GetMappingpublic List<Book> getAllBooks() {return bookService.getAllBooks();}
}

7. 用户角色管理

创建API端点来管理用户角色。

package com.example.bookstore;@RestController
@RequestMapping("/api/users")
public class UserController {private final UserService userService;@Autowiredpublic UserController(UserService userService) {this.userService = userService;}@PostMapping("/{username}/roles")public ResponseEntity<?> addRoleToUser(@PathVariable String username, @RequestBody RoleRequestDto roleRequestDto) {userService.addRoleToUser(username, roleRequestDto.getRoleName());return ResponseEntity.ok().build();}
}// RoleRequestDto.java
public class RoleRequestDto {private String roleName;// Constructors, getters and setters
}

8. 测试和验证

启动应用程序，并使用Postman或curl测试基于角色的访问控制。

9. 总结

通过实现基于角色的访问控制，我们的图书管理系统可以更细致地控制用户对资源的访问。这在多用户应用中尤为重要，可以确保用户只能访问他们被授权的资源。

这个案例演示了如何在Spring Security中使用自定义的UserDetailsService来加载用户及其角色信息，以及如何使用@PreAuthorize注解来实现基于角色的访问控制。在实际应用中，您可能还需要实现更复杂的用户和角色管理功能，以及更细粒度的权限控制策略。