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7：概念补充

后端Banner

当你做到这道题时，说明你对Java语言已经有了一定的了解，不过，一个优秀的后端工程师，还需要掌握更多系统通识性知识。在真实的后端开发里，光会写业务代码连入门都算不上。代码只是上层逻辑，真正支撑系统跑起来的是底层的操作系统、网络协议、数据库和部署架构。

本道题的作用是让你在做后面的综合题之前，对里面用到的 Docker、Nginx、HTTP、MySQL 这些技术进行一定的了解。

注：若有学习笔记，可在交题时一并提交，可作为加分项

Part1-MySQL

Section titled “Part1-MySQL”

学习资源：https://www.runoob.com/mysql/mysql-tutorial.html https://www.mysqltutorial.org/

在软件开发过程中，数据是系统运行的重要基础。

例如，一个校园系统需要保存学生信息，一个论坛需要保存用户和帖子，一个商城需要保存商品和订单。随着系统规模扩大，单纯使用文件保存数据会逐渐暴露出问题：

  • 数据查询效率低；
  • 数据结构难以维护；
  • 多人同时操作时容易出现数据不一致。

因此，实际项目中通常会使用数据库来存储和管理数据。

MySQL 是目前应用较广泛的关系型数据库之一。它使用数据表组织信息，并通过 SQL 语句完成数据的增删改查。

例如，一个学生信息表可能包含：

students


id      name      age
1       张三       20
2       李四       1

其中每一行代表一条记录，每一列代表数据的一个属性。

7-1

Task1：设计书籍信息数据库

Section titled “Task1：设计书籍信息数据库”

现在需要你为一个校园图书管理系统设计数据库。

系统主要功能为保存书籍的信息：

请完成：

  1. 创建一个数据库；
  2. 请根据需求，思考这个数据库需要设计哪些字段，选择合适的数据类型，创建一个合适的信息表；
  3. 插入至少 3 条任意书籍数据。

Task2：完成基本数据操作

Section titled “Task2：完成基本数据操作”

创建完成后，完成以下操作：

  1. 查询所有书籍信息；
  2. 查询指定书籍的信息；
  3. 修改某个书籍的信息；
  4. 删除指定书籍的数据。

Task3：理解数据库设计

Section titled “Task3：理解数据库设计”

在实际项目中，数据库设计会影响后续开发。

思考：

  1. 你是否选择了某个字段作为唯一标识？为什么选择该字段作为唯一标识？
  2. 如果存在两本书籍名称相同的情况，数据库应该如何区分这两条记录？

本题要求：

Section titled “本题要求：”
  • 提交上述操作的运行截图
  • 附上你自己对 Mysql 本身特点的理解（比如：他的优点在哪？他有没有缺点？什么地方适合使用…）

Part2-Docker

Section titled “Part2-Docker”

学习资源：https://www.runoob.com/docker/docker-tutorial.html https://docs.docker.com/get-started/ https://www.itbaima.cn/en-US/document/zj9uvg0sp3b0sok8

不知道你有没有遇到过这种情况：你在自己电脑上写了个 Java 程序，跑得好好的，发给别人就跑不起来了—种种问题类似：“我这是 Mac 系统跟你不一样”、“我 JDK 版本跟你不一样”、“我 Windows 路径写法跟你 Linux 不一样”。这就是环境不一致带来的问题。

Docker 技术就是为了解决这个而生的。它把你的程序和它需要的一切环境（JDK、配置文件、依赖）打包到一个叫”镜像”的东西里，只要 CPU 架构相同，拿到任何装了 Docker 的机器上都能直接运行。

你可能想问：那跟我用虚拟机有啥区别？虚拟机是在你的系统里完整模拟一台电脑，包括它的整个操作系统，占几个 G 的内存，启动要好几分钟。Docker 共享宿主机的 Linux 内核，不需要在容器内自带独立的 内核，因而极其轻量。你后面调试项目的时候动不动就要重启容器，如果用虚拟机，等开机都能等到你崩溃。

下面是几个基础但重要的概念：

镜像（Image）：一个只读的模板，里面装好了操作系统、软件、代码、配置，是”静止的”。比如 mysql:8.0 这个镜像，里面包含运行 MySQL 8.0 所需的最小化运行依赖、动态库和配置文件。

容器（Container）：镜像跑起来之后的运行实例，是”活动的”。同一个镜像可以启动多个容器，互相隔离，谁也看不到谁的数据。用面向对象的说法来类比：镜像 = 类，容器 = 对象。

Dockerfile：一个文本文件，告诉 Docker 怎么一步一步构建你的镜像。比如：

FROM openjdk:17
COPY target/app.jar app.jar
CMD ["java", "-jar", "app.jar"]

基于 openjdk:17 基础镜像，把编译好的 jar 包复制进去，并指定默认启动命令。像 RUN、COPY 这类指令会产生单独的镜像层，Docker 构建时会严格按顺序对比每一层的缓存。只要某一层（比如复制代码）内容变了，它以及它后面的所有指令层都必须重新构建。所以构建优化的一条铁律是：把很少变动的指令（如安装系统依赖）写在前面，把频繁变动的指令（如复制代码）写在后面。

docker-compose.yml：当你的项目需要同时运行 MySQL、Java 后端、Nginx 多个容器时，手动敲 docker run 挂载参数不仅效率低且极易出错。Docker Compose 让你在一个 YAML 文件里集中定义所有容器的配置：镜像来源、端口映射、环境变量以及容器依赖关系（depends_on）。配置完成后，只需一条 docker compose up -d 就能按顺序启动整套服务架构。

最容易出问题的地方—网络

每个容器内部都是独立的网络隔离空间，都有自己的 localhost。如果你在 Java 容器的代码里把数据库连接地址写成 localhost:3306，Java 会去连接自己容器内的 3306 端口，而 MySQL 运行在另一个独立的容器里，导致连接直接失败。 在 Docker Compose 中，默认会为当前配置下的所有容器创建一个共享的虚拟网络。容器之间不再依靠 IP 通信，而是直接通过服务名（service name）进行 DNS 解析。如果你的 MySQL 服务名定义为 mysql，那么 Java 的数据库连接地址必须写成：

jdbc:mysql://mysql:3306/board

这里的 mysql 就是 docker-compose.yml 里 MySQL 服务的名字。不是 localhost，也不是 IP 地址。很多新手第一次都会在这里卡住，把 localhost 改成服务名就好了。

可能会遇到的问题：

  • 启动顺序问题：MySQL 容器启动之后，MySQL 服务本身还需要几秒才能开始接受连接（它要初始化数据、建表）。Java 后端启动很快，可能 MySQL 还没就绪它就开始尝试连接了，这时候会报 Connection refused。解决方法是给 MySQL 加健康检查（healthcheck），然后在 Java 的 depends_on 里配置 condition: service_healthy，让 Docker 等 MySQL 健康了再启动 Java。

  • 路径问题：Dockerfile 里的 COPY、compose 文件里的 volumes，路径都是相对于当前文件所在目录的。比如在 docker-compose.yml 里写 ./nginx/nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf，前面的路径相对于 docker-compose.yml。写错了就会报 no such file or directory。看到这个报错先检查路径。

常用命令（仅举例）

docker compose up -d              # 启动所有容器（-d 后台运行）
docker compose down               # 停掉所有容器
docker compose build --no-cache   # 重新构建镜像
docker compose logs <服务名>      # 看日志——排查第一工具
docker ps -a                      # 看所有容器的运行状态
docker exec -it <容器名> sh       # 进入容器内部

建议去动手练一练，背指令的学习方式效率相对低下，在实际问题中应用，这样学起来更有成就感，也相对不会那么枯燥，加油!

在Linux系统里安装Docker，试试运行下面的代码：

  1. docker --version 看看装好了没
  2. docker run hello-world，看到 Hello from Docker! 就算通了
  3. docker run -d -p 8080:80 nginx:alpine，浏览器打开 http://localhost:8080，能看到 nginx 欢迎页
  4. docker ps 看运行中的容器
  5. docker stop <容器ID> 停掉它，docker ps -a 看所有容器的状态（包括已经停止的）
  6. 用自己的话解释一下：镜像和容器到底有什么区别

项目组正在开发一套用户系统，需要你在本地快速搭建一个测试用的 MySQL 数据库。为了防止“在谁电脑上都能跑，一落到服务器就建表报错”的尴尬情况，团队要求必须统一使用 Docker 进行标准化部署，并且要保证测试数据在容器重启或重建后不丢失。

你需要：

  1. 获取与部署：拉取 mysql:8.0 镜像，以后台模式运行容器。将数据库 root 密码设为 123456，创建一个名为 user_db 的默认数据库，并将宿主机的 3306 端口映射出来供本地开发工具连接。

  2. 数据持久化：将 MySQL 容器内的数据目录（/var/lib/mysql）挂载到宿主机的 ~/mysql_data 目录，确保容器销毁后数据依然完好。

  3. 连通验证与落库：进入容器内部调用 mysql 命令行客户端，在 user_db 下创建一张 users 表并插入一条测试数据。

  4. 删除验证：直接使用 docker rm -f 强行删掉该容器。随后使用一模一样的挂载参数拉起一个新的 MySQL 容器，验证刚才插入的数据是否依然存在。

本题要求：

Section titled “本题要求：”
  • 提交上述操作的运行截图并总结
  • 总结你在哪个环节出了最多的问题，如果你是出题人，你会怎么去考察学习者对docker的掌握程度？

Part3-Nginx

Section titled “Part3-Nginx”

学习资源：https://nginx.org/cn/docs/ https://github.com/dunwu/nginx-tutorial

为什么需要 Nginx？

在刚开始学习 Web 开发时，一个项目可能只有一个服务器：

用户
 ↓
后端服务器

所有请求都直接发送给后端程序，看起来非常简单。

但是随着用户数量增加，一个服务器可能会逐渐承担越来越大的压力。例如同时有大量用户访问网站，服务器可能出现响应变慢甚至无法访问的情况。这个时候，单独依靠一台服务器已经难以满足需求。

一种常见的解决方式是增加服务器数量，让多个后端程序一起工作：

          后端服务器1
        /
用户 → Nginx → 后端服务器2
        \
          后端服务器3

但是新的问题又出现了：用户并不知道应该访问哪一台服务器，也不应该由用户自己决定请求发送到哪里。这时就需要一个中间角色来帮助管理请求。

Nginx 就承担了这个角色。

它可以接收用户请求，根据配置将请求转发给不同的后端服务器，这个过程叫做反向代理。同时，Nginx 还可以根据服务器当前压力分配请求，让多个服务器共同承担访问压力，这就是负载均衡。

除了转发请求，Nginx 还可以处理静态资源，例如网页中的图片、CSS、JavaScript 文件等。相比让后端程序处理这些简单文件，Nginx 可以更加高效地完成这些工作。

简单来说：

用户只需要访问 Nginx，而 Nginx 负责管理后面的服务器。它就像网站的“前台接待”，先接收所有访问请求，再根据情况安排给合适的后端服务。

Nginx 的配置写在 nginx.conf 里，核心结构如下：

server {
    listen 80;


    location / {
        root /usr/share/nginx/html;
    }


    location /api/ {
        proxy_pass http://backend:8080;
    }
}

server 块定义一个虚拟服务器。listen 80 表示监听 80 端口。

location 块按路径匹配请求。location / 匹配所有请求，location /api/ 只匹配以 /api/ 开头的请求。Nginx 的匹配规则是最长匹配前缀优先——/api/messages 会命中 /api/ 而不是 /，因为 /api/ 更精确。

proxy_pass 是反向代理的核心指令。http://backend:8080 告诉 Nginx 把请求转发到这个地址。这里的 backend 是 docker-compose.yml 里 Java 后端的服务名——还记得 Docker 里的”容器间用服务名通信”吗？

Practice：

Section titled “Practice：”

Nginx 是一个常用的 Web 服务器，可以帮助我们向用户返回网页文件。

现在需要你自己创建一个HTML文件到某位置并命名为index.html，并写入以下内容：

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Beautiful Pineapple</title>
<style>
  body {
      margin: 0;
      height: 100vh;
      display: flex;
      justify-content: center;
      align-items: center;
      background: radial-gradient(circle, #fffdf0 0%, #ffeaa7 100%);
      font-family: -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, sans-serif;
  }


  .card {
      display: flex;
      flex-direction: column;
      align-items: center;
      padding: 50px 60px;
      background: rgba(255, 255, 255, 0.65);
      backdrop-filter: blur(12px);
      border-radius: 24px;
      box-shadow: 0 20px 40px rgba(0, 0, 0, 0.08);
      transition: transform 0.3s ease;
  }


  .card:hover {
      transform: translateY(-5px);
  }


  .icon {
      font-size: 120px;
      line-height: 1;
      margin-bottom: 20px;
      filter: drop-shadow(0 10px 15px rgba(180, 110, 0, 0.2));
      user-select: none;
  }


  .title {
      font-size: 28px;
      letter-spacing: 2px;
      color: #6b4701;
      font-weight: 700;
      text-transform: uppercase;
  }
</style>
</head>
<body>


<div class="card">
<div class="icon">🍍</div>
<div class="title">Pineapple</div>
</div>


</body>
</html>

）

接着，需要你自己去补全Nginx的配置文件nginx.conf，并通过 Nginx 来访问它。

Nginx 配置文件：

server {
listen ____;


location / {
root ____;
index ____;
}
}

请补全配置，使浏览器访问对应地址时能够显示网页。

本题要求：

Section titled “本题要求：”
  • 请提交你的配置文件代码，运行截图

Part4-HTTP

Section titled “Part4-HTTP”

你在浏览网页时，可能会发现一个现象：

当你打开一个网站、点击登录按钮、提交评论时，浏览器并不是直接“打开”服务器上的内容，而是向服务器发送一条请求，服务器处理后再返回结果。

那么，浏览器和服务器之间到底是如何交流的？

HTTP（HyperText Transfer Protocol）就是它们之间沟通的规则。一次 HTTP 请求中包含了请求方法、请求地址、Header、请求体等信息，服务器会根据这些内容判断客户端想做什么。

例如：

你访问一个网页：

GET /index.html
7-2

实际上是在告诉服务器：

请把 index.html 的内容返回给我。

而当你登录一个网站时：

POST /login

则是在告诉服务器：

我有一些数据需要提交给你，请帮我处理。

在这个过程中，你会遇到各种不同的 HTTP 状态码，它们用于表示服务器对请求的处理结果。比如：

7-3 7-4

ToDo：

Section titled “ToDo：”

​ 回答：

  • HTTP 是什么？解决了什么问题？
  • 请你对常见的状态码进行了解并进行总结

​ 下面，请选择以下其中一种工具来完成后续任务：

（题目以Postman为例）

  1. 方案 A：Apifox / Postman
  2. 方案 B：终端 cURL 命令行

Task1：观察一次 HTTP 请求

Section titled “Task1：观察一次 HTTP 请求”

为了更直观地理解 HTTP，请启动浏览器并打开浏览器开发者工具（Ctrl+Shift+I/F12）中的 Network 面板。 接着访问：https://www.baidu.com 观察浏览器发送的请求。

观察浏览器向服务器发送请求时包含了哪些信息，以及服务器返回响应时包含了哪些内容。 思考：客户端与服务器之间的数据交换是否需要遵循某种统一规范？ 尝试找到：

  • 请求使用的 Method 是什么？
  • 请求 Header 中有哪些信息？
  • 服务器返回了什么内容？
  • 一次 HTTP 请求通常包含哪些部分？分别有什么作用？
  • 请了解并总结常见 HTTP 请求方法，以及它们通常用于什么场景。

Task2：修改请求 Header

Section titled “Task2：修改请求 Header”

HTTP 请求除了请求路径之外，还可以携带一些额外信息，这些信息存放在 Header（请求头） 中。

例如：

User-Agent: Chrome

表示当前发送请求的客户端类型。

现在请使用 Postman 向服务器发送一个自定义 Header：

Student-Name: your-name

其中 your-name 替换为你的真实姓名拼音或学号。

操作步骤：

Section titled “操作步骤：”
  1. 打开 Postman，新建一个 HTTP 请求。
  2. 根据 Task1 中的服务器地址填写请求 URL。
  3. 请求方法保持与 Task1 一致（不要自行修改 GET/POST）。
  4. 点击请求编辑区域中的 Headers 标签。
  5. 添加一条新的 Header：
KeyValue
Student-Nameyour name

示例：

Student-Name: zhangsan

发送请求，观察服务器返回结果。

思考问题：

Section titled “思考问题：”
  1. 为什么 HTTP 请求需要 Header？
  2. 如果 HTTP 请求没有 Header，服务器还能正常处理所有请求吗？有没有例外情况？
  3. 除了 Student-Name 外，你还能想到哪些常见 Header？它们分别有什么作用

Task3：发送 POST 请求提交数据

Section titled “Task3：发送 POST 请求提交数据”

前面的任务中，我们主要通过 HTTP 请求获取数据。

但是在实际开发中，很多操作都需要向服务器提交数据，例如：

  • 用户注册提交账号密码
  • 用户登录提交身份信息
  • 发布文章提交文章内容
  • 上传表单提交用户信息

这些场景通常使用 POST 请求。

现在请使用 Postman 向以下地址发送 POST 请求：

https://httpbin.org/post

服务器会返回你发送的请求内容，用于帮助你观察 HTTP 请求的数据传输过程。

Task3-1：发送普通文本

Section titled “Task3-1：发送普通文本”
  1. 在 Postman 中创建新的请求。
  2. 请求方法选择：
POST
  1. 输入请求地址：
https://httpbin.org/post
  1. 点击 Body 标签。
  2. 选择：
raw

并将格式设置为：

Text
  1. 输入以下内容：
hello http
  1. 点击 Send，观察服务器返回结果。

Task3-2：发送 JSON 数据

Section titled “Task3-2：发送 JSON 数据”

HTTP 中经常使用 JSON 格式传输结构化数据。

请再次发送 POST 请求，并提交以下 JSON：

{
    "username": "Tom",
    "age": 18
}

操作要求：

  1. 在 Body 中选择：
raw
  1. 格式选择：
JSON
  1. 查看 Headers 是否自动添加：
Content-Type: application/json

如果没有，请手动添加：

KeyValue
Content-Typeapplication/json
  1. 点击 Send，观察服务器返回结果。

思考问题：

Section titled “思考问题：”
  1. 为什么提交数据时通常使用 POST 请求，而不是 GET 请求？
  2. 为什么发送 JSON 数据时需要设置：
Content-Type: application/json
  1. 如果不设置 Content-Type，服务器还能收到数据吗？还能正确解析数据吗？

Task4：模拟一个简单登录请求

Section titled “Task4：模拟一个简单登录请求”

  • 在实际开发中，用户登录时，前端需要将用户输入的账号和密码通过 HTTP 请求发送给服务器。

    请使用 Postman 模拟一次登录请求。

    请求地址：

    https://httpbin.org/post

    请求方法：

    POST

    用户输入：

    用户名：admin
    密码：123456

    请构造请求：

    请求体：

    {
        "username": "admin",
        "password": "123456"
    }

    要求：

    Section titled “要求：”
    • 使用 POST 方法；
    • 请求数据使用 JSON 格式；
    • 添加请求 Header：
    Content-Type: application/json

    以及 Task2 中使用的：

    X-Student-Name: your-name

    其中 your-name 替换为你的真实姓名拼音或学号。

    发送请求后，观察服务器返回结果，并截图保存。

    思考：

    Section titled “思考：”
    1. 为什么登录请求通常使用 POST，而不是 GET？
    2. 为什么需要设置 Content-Type: application/json？
    3. 用户名和密码是否应该直接放在 URL 中？为什么？

本题提交要求：

请将以下内容整理为 Markdown 笔记提交：

  1. 任务截图（必须包含以下两张截图）：
    • 请求配置截图：需完整清晰地看到 请求 URL、Method、Headers（含 Content-Type 与 X-Student-Name）以及 Body 数据。
    • 返回结果截图：需完整清晰地看到 状态码 (200 OK) 以及 服务器返回的 Response 内容。
  2. 问题解答：回答各个任务中的思考题。

拓展思考题：

Section titled “拓展思考题：”

  1. 你在某网站点击“获取短信验证码”后，因为网络卡顿页面没有反应，你连续快速点击了 5 次按钮。几秒钟后收到 5 条验证码，但只有最后一次验证码有效，导致用户无法判断应该输入哪个验证码。现在回答下面的问题：

  • 为什么“获取验证码”通常使用的是 POST 请求而不是 GET 请求？

  • 如果用户多次重复发送同一个 HTTP 请求，为什么 GET 请求通常不会造成问题，而 POST 请求可能会产生问题？

  • 后端可以采用什么手段防止这种因为 HTTP 请求重复发送带来的问题？

  1. 在你在某网页提交报名表时，由于网络问题网页没有响应，此时你点击刷新，看到了浏览器跳出的弹窗警告：确认重新提交表单 / Confirm Form Resubmission，请问为什么需要如此设计？

  2. 一个网页上的图片、CSS、JavaScript 文件，是不是也通过 HTTP 请求获取的？

通过这一系列任务，你已经不再只是关注代码本身，而是开始尝试理解一个软件系统是如何真正运行起来的。

从 HTTP 请求与接口设计，到数据库存储；从 Docker 环境部署，到 Nginx 服务配置；从代码管理到问题排查，这些看似独立的知识，实际上共同组成了后端开发的基础体系。

希望你保持好奇心，在不断实践和探索中深入理解软件系统的运行方式。从写下第一行代码，到构建一个真正能够稳定运行的系统，每一步积累都会成为你成长为后端开发者的基础。

本题提交方式

Section titled “本题提交方式”

提交点这里

出题人联系方式

Section titled “出题人联系方式”

出题人：出题人头像  王府井

QQ：3624089541

邮箱：3624089541@qq.com

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