手写SpringBoot模拟核心流程

news2024/9/24 17:12:04

首先，SpringBoot是基于的Spring，所以我们要依赖Spring，然后我希望我们模拟出来的SpringBoot也支持Spring MVC的那一套功能，所以也要依赖Spring MVC，包括Tomcat等，所以在SpringBoot模块中要添加以下依赖：

<dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-context</artifactId>
            <version>5.3.18</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-web</artifactId>
            <version>5.3.18</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-webmvc</artifactId>
            <version>5.3.18</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>javax.servlet</groupId>
            <artifactId>javax.servlet-api</artifactId>
            <version>4.0.1</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.tomcat.embed</groupId>
            <artifactId>tomcat-embed-core</artifactId>
            <version>9.0.60</version>
        </dependency>

在User模块下我们进行正常的开发就行了，比如先添加SpringBoot依赖：

image-20230729102443956

在业务层，定义常用的controller、Service之类的包：

image-20230729102544799

当我们真正使用SpringBoot时，核心主要是@SpringBootApplication和SpringApplication：前面的是用来让Spring扫描，后面是Spring容器相关。我们接下来自行研究一下这两个核心内容。

一般开始的时候，SpringBoot项目是下面的样子：

image-20230728201057843

我们模拟一下注解：@SpringBootApplication以及SpringApplication.run(SpringbootDemoApplication.class, args);

项目整体结构

项目结构如下：

image-20230728201324546

需要添加SpringBoot项目依赖，才可以在启动类中添加注解：@TigerSpringBootApplication

image-20230728201842078 image-20230728201955506

由于SpringBoot用的容器也是Spring的，所以我们首先得在run方法创建一个Spring容器。

image-20230728202807398

一般情况下，run方法执行完了，我们就能在浏览器中访问到controller里面的方法，那么在run方法中，肯定会启动tomcat，然后才能接收web请求。

tomcat里需要配置一个DispatcherServlet，然后这个DispatcherServlet需要和Spring容器绑定，这样DispatcherServlet在接收到请求后，才能根据请求路径去匹配Spring容器中的controller的mapping路径。

所以，在run方法中，我们要实现如下逻辑：

  1. 创建一个Spring容器

  2. 创建Tomcat对象

  3. 生成DispatcherServlet对象，并且和前面创建出来的Spring容器进行绑定

  4. 将DispatcherServlet添加到Tomcat中

  5. 启动Tomcat

    接下来对每一步进行详细说明。

    创建Spring容器

容器创建语句：

AnnotationConfigApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext();

applicationContext.register(clazz);

把配置类注册进去。

image-20230728203600091

如图所示，在调用run方法时候，传入了MyApplication.class这个类，由于他上面有@TigerSpringBootApplication注解，而这个又是一个组合注解，里面包括了@Configuration，所以最终，我们上面的applicationContext.register(clazz);就拿到了配置类，然后调用applicationContext.register();这样容器就启动了。容器启动了之后，就去解析传进来的配置类。由于配置类上面有@TigerSpringBootApplication，他是一个组合注解，包含了@ComponentScan，这样Spring就知道了扫描路径。

​ 总结： 经过上面的步骤，我们就把Spring容器创建好了。

​ 我们创建的是一个AnnotationConfigWebApplicationContext容器，并且把run方法传入进来的class作为容器的配置类，比如在MyApplication的run方法中，我们就是把MyApplication.class传入到了run方法中，最终MyApplication就是所创建出来的Spring容器的配置类，并且由于MyApplication类上有@TigerSpringBootApplication注解，而@TigerSpringBootApplication注解上又存在@ComponentScan注解，所以AnnotationConfigWebApplicationContext容器在执行refresh时，就会解析MyApplication这个配置类，从而发现定义了@ComponentScan注解，也就知道了要进行扫描，只不过扫描路径为空，而AnnotationConfigWebApplicationContext容器会处理这种情况，如果扫描路径会空，则会将MyApplication所在的包路径做为扫描路径，从而就会扫描到UserService和UserController。

所以Spring容器创建完之后，容器内部就拥有了UserService和UserController这两个Bean。

启动Tomcat服务器

​ run方法执行完之后，我们就可以通过浏览器访问controller接口了。为了能够接收web请求，我们需要启动一个web容器。

接下来启动tomcat容器。启动Tomcat时，需要配置DispatcherServlet。之前单独用Spring MVC的时候，我们要在web.xml单独配置一个DispatcherServlet，就相当于往tomcat里面配置了DispatcherServlet。

   tomcat.addServlet(contextPath, "dispatcher", new DispatcherServlet(applicationContext));
   context.addServletMappingDecoded("/*", "dispatcher");

通过上面的形式，就可以把DispatcherServlet配置到我们Tomcat当中。context.addServletMappingDecoded(“/*”, “dispatcher”);表示，当Tomcat启动时，所有的请求都会交给DispatcherServlet处理。

image-20230728213905060

当我们在浏览器中请求：http://localhost:8081/test的时候，端口8081定位 到了Tomcat容器，然后请求交给了DispatcherServlet，它会根据/test去我们的controller进行匹配。然后controller是我们后端Spring 的一个bean，为了能关联起来，我们需要在初始化DispatcherServlet的时候，在构造函数中接收一个Spring容器。

image-20230728214430994

在构造DispatcherServlet对象时，传入了一个ApplicationContext对象，也就是一个Spring容器，就是我们前文说的，DispatcherServlet对象和一个Spring容器进行绑定。

image-20230728214631906

修改后，使用的是web的Spring容器AnnotationConfigWebApplicationContext：

    public static void run(Class clazz) {
        AnnotationConfigWebApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigWebApplicationContext();
        applicationContext.register(clazz);
        applicationContext.register();
        startTomcat(applicationContext);
    }

启动成功：

image-20230728215434318

至此，一个简单的Springboot demo就写好了。

总结一下一个完整的请求流程：在浏览器发起http请求：http://localhost:8081/test，由于Tomcat监听的是8081，所以被Tomcat接收到，然后Tomcat再把请求交给DispatcherServlet，DispatcherServlet拿到请求后，就用路径/test去Spring容器中匹配controller的bean，然后再遍历bean里面的方法，发现刚好匹配下面的方法：

image-20230728220119909 image-20230728220334222

然后执行方法test().

最终把结果返回前端：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-gxEU885s-1690601777922)(https://typora-chenhui-2021-08-03.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/img/启动Tomcat.gif)]
​ 自定义的注解@TigerSpringBootApplication有两个重要的组合注解@Configuration、@ComponentScan。

Configuration表示当前的类是配置类，ComponentScan表示需要spring扫描，默认当前类的子包路径都要扫描。执行run方法的时候，创建好了spring容器（web型容器)，然后还通过编程的方式，启动了一个tomcat服务器。

​ 当我们想把tomcat换成jetty或者undertown的时候，只需要再pom依赖中修改一下即可，如下：

image-20230728221113751

如果我想继续按下面的要求修改：

  1. 如果项目中有Tomcat的依赖，那就启动Tomcat
  2. 如果项目中有Jetty的依赖就启动Jetty
  3. 如果两者都没有则报错
  4. 如果两者都有也报错

​ 我们希望SpringBoot自动帮我们把上面的逻辑实现，对于我们程序员而言，只要在Pom文件中添加相关依赖就可以了，想用Tomcat就加Tomcat依赖，想用Jetty就加Jetty依赖。

那这个底层原理是怎么实现的？

实现tomcat和Jetty切换

​ 我们需要判断依赖里面有什么，如果有Tomcat，就启动Tomcat，有Jetty就启动Jetty，有Undertow就启动Undertow。

如果是在run方法里面写if else，不仅代码太难看，而且也不好扩展。

​ image-20230728221458223

像tomcat、jetty、undertown都是属于servlet容器，有共性，我们就要用抽象的思维，把这三个都容器抽象为WebServer，然后提供一个启动的方法：

public interface WebServer {
    void start();
}

然后写一个Tomcat类，实现WebServer接口：

public class TomcatWebServer  implements WebServer{
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("tomcat启动了");
    }
}

public class JettyWebServer implements WebServer{
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("jetty启动了");
    }
}

回到run方法那里，我们要改变一下思路，不能直接启动tomcat容器，而是先获取webserver，然后再使用webserver的start方法：

    public static void run(Class clazz) {
        AnnotationConfigWebApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigWebApplicationContext();
        applicationContext.register(clazz);
        applicationContext.refresh();

        // startTomcat(applicationContext);
        WebServer webServer = getWebServer(applicationContext);
        webServer.start();
    }

    public static WebServer getWebServer(WebApplicationContext applicationContext) {
        //在这里判断，tomcat、jetty、undertown到底返回那个webserver
        return null;
    }

注意：getWebServer方法的参数WebApplicationContext，这是一个Spring容器，我们可以直接从容器里面获取web类型容器的bean：applicationContext.getBean(WebServer.class)

然后直接返回：

    public static WebServer getWebServer(WebApplicationContext applicationContext) {
        //在这里判断，tomcat、jetty、undertown到底返回那个webserver
        return applicationContext.getBean(WebServer.class);
    }

我们得判断项目中的依赖是什么，是Tomcat？还是Jetty？这个时候就得引入条件注解。

引入条件注解

我们新建一个自动配置类：WebServerAutoConfiguration，然后我们定义 Tomcat、Jetty的bean

@Configuration
public class WebServerAutoConfiguration implements AutoConfiguration{
    @Bean
    public TomcatWebServer tomcatWebServer(){
        return new TomcatWebServer();
    }

    @Bean
    public JettyWebServer jettyWebServer(){
        return new JettyWebServer();
    }
}

虽然定义了两个bean，但是我们可以让bean在某种条件下生效，这就是条件注解。

新增一个条件注解类：TigerCondition，实现Spring的Condition，条件注解返回false，表示不符合逻辑，返回true，表示符合逻辑。

public class TigerCondition implements Condition {
    @Override
    public boolean matches(ConditionContext context, AnnotatedTypeMetadata metadata) {
        return false;
    }
}

我们在上面两个bean上加条件注解 @Conditional(TigerCondition.class)：

@Configuration
public class WebServerAutoConfiguration implements AutoConfiguration{
    @Bean
    @Conditional(TigerCondition.class)
    public TomcatWebServer tomcatWebServer(){
        return new TomcatWebServer();
    }

    @Bean
    @Conditional(TigerCondition.class)
    public JettyWebServer jettyWebServer(){
        return new JettyWebServer();
    }
}

虽然定义了两个bean，但是只有条件注解返回true的时候，对应的bean才能生效,容器中才会存在对应bean。

但是在一个条件注解里面同时判断Tomcat和Jetty，不方便，我们看下spring boot原始的判断方法。SpringBoot会写一个注解：ConditionalOnClass

@Target({ ElementType.TYPE, ElementType.METHOD })
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Conditional(TigerCondition.class)
public @interface ConditionalOnClass {
    String value();
}

然后我们把指定条件的代码，@Conditional 换成@ConditionalOnClass。ConditionalOnClass是SpringBoot的注解，它封装了Spring的Conditional注解。

@Configuration
public class WebServerAutoConfiguration implements AutoConfiguration{
    @Bean
    @Conditional(TigerCondition.class)
    @ConditionalOnClass("org.apache.catalina.startup.Tomcat")
    public TomcatWebServer tomcatWebServer(){
        return new TomcatWebServer();
    }

    @Bean
    @Conditional(TigerCondition.class)
    @ConditionalOnClass("org.eclipse.jetty.server.Server")
    public JettyWebServer jettyWebServer(){
        return new JettyWebServer();
    }
}

如果当前项目中，有org.apache.catalina.startup.Tomcat这个类，那么这个bean就生效，同理，如果有org.eclipse.jetty.server.Server这个类，那么Jetty的bean就生效。

​ 那这个判断怎么实现呢？得回到TigerCondition这个注解的方法这里。

我们需要拿到"org.eclipse.jetty.server.Server"、"org.apache.catalina.startup.Tomcat"这两个字符串。Spring去解析注解的时候，可以获取到value的值，这样就拿到了这两个字符串，由因为注解ConditionalOnClass包含了@Conditional(TigerCondition.class)，那么Spring就去执行指定类TigerCondition下的判断逻辑，即match方法里的逻辑。

    @Override
    public boolean matches(ConditionContext context, AnnotatedTypeMetadata metadata) {
        Map<String, Object> annotationAttributes = metadata.getAnnotationAttributes(ConditionalOnClass.class.getName());
        String className = (String) annotationAttributes.get("value");// org.eclipse.jetty.server.Server 或 Tomcat

        try {
            context.getClassLoader().loadClass(className);
            return true;
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            return false;
        }
    }

通过className，从容器中加载这个类，如果能加载到，返回true，表示项目中有这个类，否则，抛异常ClassNotFoundException，类加载失败，返回false。

启动项目：

image-20230729071124765

找不到类。

因为我们写的配置类WebServerAutoConfiguration是定义在SpringBoot中的，那我们得让Spring知道这个配置类的存在，让他扫描到。所以加一个注解：@Import(WebServerAutoConfiguration.class)。当我们执行run方法时，传入了一个类：MyApplication.class，spring接收到这个类之后，就会去解析这个类，找到这个类之后，就会去解析上面的注解@TigerSpringBootApplication,发现需要去扫描（因为组合注解包含了@ComponentScan），然后Spring就把Service层，Controller层都扫描一遍，并把bean放入容器中。

@TigerSpringBootApplication
@Import(WebServerAutoConfiguration.class)
public class MyApplication
{
    public static void main( String[] args )
    {
        TigerSpringApplication.run(MyApplication.class);
    }
}

当@TigerSpringBootApplication解析完之后，再解析@Import(WebServerAutoConfiguration.class)，Spring发现要导入一个类WebServerAutoConfiguration，然后发现上面有@Configuration，再解析这个注解，发现里面与bean的定义。

重新启动项目还是报错，再仔细看代码，发现问题：

image-20230729072807040

删除@Conditional(TigerCondition.class)后，重新启动代码，还是报错，最终发现报错原因如下：

image-20230729074120363

image-20230729074146805

image-20230729074225355

把代码移动到tomcat模块中：

image-20230729074440774

重新启动项目：启动成功，这样就实现了，根据pom依赖自动选择web服务器的功能！

image-20230729074459502

如果依赖中移除依赖，会报错，找不到对应bean。如果两个bean都有，那么也会报错，因为Spring不知道要去使用哪个bean。

image-20230729074750932

类似web服务器，还有消息队列，看你是用rabbitmq，还是用rocketmq，还是kafka，或者spring事务，或者datasource等。这些如果在Spring项目中，都是要程序员自己手动配置这些bean的。

但是到了SprinBboot，就不用我们手动去配置，SpringBoot默认帮我们配置好，如下：

image-20230729075803577 image-20230729075858598

我们刚开始，是在启动类中import了我们需要的自动配置@Import(WebServerAutoConfiguration.class)：

@TigerSpringBootApplication
@Import(WebServerAutoConfiguration.class)
public class MyApplication
{
    public static void main( String[] args )
    {
        TigerSpringApplication.run(MyApplication.class);
    }
}

那如我想导入更多的自动配置，全部都直接在上面添加@Import(xxxx)注解，那这个类就得膨胀了：

image-20230729081555295

所以引入一个自定义类：TigerImportSelector.class

public class TigerImportSelector implements DeferredImportSelector {
    @Override
    public String[] selectImports(AnnotationMetadata importingClassMetadata) {
        ServiceLoader<AutoConfiguration> loader = ServiceLoader.load(AutoConfiguration.class);

        List<String> list = new ArrayList<>();

        for (AutoConfiguration configuration : loader) {
            list.add(configuration.getClass().getName());
        }
        return list.toArray(new String[0]);
    }
}

selectImports方法返回的是一个数组 String[]，我们可以把上面多个自动配置类的类名直接通过方法selectImports返回，这样启动类就不用import很多的配置类了。

发现自动配置类

虽然启动类是少了注解,这种做法也是不太优雅的，我们看看springboot是怎么实现的。这个时候就用到了spi机制。

​ 创建一个接口：AutoConfiguration，里面什么 都不用实现

public interface AutoConfiguration {
}

然后我们的自动配置类，都要实现这个接口：

public class WebServerAutoConfiguration implements AutoConfiguration

然后我们在resource目录下新建文件夹META-INF、services以及文件org.example.AutoConfiguration：

image-20230729090145905

文件是接口的名字：org.example.AutoConfiguration，文件的内容是需要自动生效的配置类全限定类名。

配置好之后，我们就可以从代码中去到上面的这些配置信息（通过SPI机制）。在下面的类中，

public class TigerImportSelector implements DeferredImportSelector {
    @Override
    public String[] selectImports(AnnotationMetadata importingClassMetadata) {
        ServiceLoader<AutoConfiguration> loader = ServiceLoader.load(AutoConfiguration.class);
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (AutoConfiguration configuration : loader) {
            list.add(configuration.getClass().getName());
        }
        return list.toArray(new String[0]);
    }
}

通过Java的SPI可以load 我们自定义的接口AutoConfiguration，底层会去目录META-INF/services/读org.example.AutoConfiguration文件，把文件内容读取出来，然后通过反射的方式，把这些全限定类名获取到的类，返回给loader这个变量接收。如果后面还想实现如aop的自动配置，那我们新建一个类，实现接口AutoConfiguration，然后 在META-INF下面的文件增加对应的全限定类名即可。

​ 这种spi的机制，主要是为了方便扩展。

比如像mybatis，spring官方就没提供自动配置的starter，就需要通过这种spi机制进行扩展。

配置类就是为了定义bean，然后把bean纳入容器中管理。配置类就像之前的xml配置文件一样，用来定义外部bean的。

SpringBoot 自动配置AOP

下面再写一个aop的自动配置例子。

案例目的：要在user模块中使用aop功能，只要在pom中添加依赖即可，无需配置。如果不想使用aop，则把依赖删除即可。

首先新增一个配置类：AopAutoConfiguration，我们主要是在这个配置类中开启aop配置

@Configuration
public class AopAutoConfiguration implements AutoConfiguration{
    @Configuration
    @EnableAspectJAutoProxy
    @ConditionalOnClass("org.aspectj.weaver.Advice")
    class AspectJConfiguration{

    }
}

@ConditionalOnClass(“org.aspectj.weaver.Advice”):表示pom中有这个依赖，项目中有这个bean，当前的类才生效

@EnableAspectJAutoProxy ：表示开启aop的功能

在User模块中使用AspectJ的时候，需要把它的jar包引入进来，这是程序员必须要做的：

        <dependency>
            <groupId>org.aspectj</groupId>
            <artifactId>aspectjrt</artifactId>
            <version>1.9.7</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.aspectj</groupId>
            <artifactId>aspectjweaver</artifactId>
            <version>1.9.7</version>
        </dependency>

引入上面的依赖之后，才能使用注解：@Aspect

然后在User模块配置一个切面：

@Component
@Aspect
public class TigerAspect {
    @Before("execution((public * org.example.service.UserService.test()))")
    public void tigerBefore(JoinPoint joinPoint){
        System.out.println("进入aop拦截的方法了");
    }
}

因为我们是为了验证http请求进来的时候，切面是否生效，而tomcat容器中，我们只简单的打印，所以需要修改一下：

image-20230729094454712

image-20230729094603230

把方法挪上去之后，发现缺少spring容器。

如何获取Spring容器？

只要让TomcatWebServer实现接口ApplicationContextAware，这样就能拿到spring容器

image-20230729095003117

定义变量：

private WebApplicationContext webApplicationContext;

然后实现接口ApplicationContextAware，并重写方法setApplicationContext，这样在方法里面就可以给成员变量：WebApplicationContext赋值了。

实现效果如下：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-I8iPnhPZ-1690601777928)(https://typora-chenhui-2021-08-03.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/img/aop拦截.gif)]

在userService中，我们只添加了pom依赖，并没有在启动类增加开启aop的注解，就能在项目中使用aop功能。这是我们写的配置类：AopAutoConfiguration自动生效了。

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iOS开发-CABasicAnimation实现小球左右摆动动画效果 之前开发中遇到需要实现小球左右摆动动画效果&#xff0c;这里作下记录。 一、效果图 二、实现代码 2.1 CABasicAnimation CABasicAnimation基础动画&#xff0c;包括duration、repeatCount、repeatDuration、beginTime、…
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Java中对Redis的常用操作

Java中对Redis的常用操作

目录 数据类型五种常用数据类型介绍各种数据类型特点 常用命令字符串操作命令哈希操作命令列表操作命令集合操作命令有序集合操作命令通用命令 在Java中操作RedisRedis的Java客户端Spring Data Redis使用方式介绍环境搭建配置Redis数据源编写配置类&#xff0c;创建RedisTempla…
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JavaEE—— Callable接口、JUC的常见类、线程按安全的集合类(八股)

JavaEE—— Callable接口、JUC的常见类、线程按安全的集合类(八股)

文章目录 一、Callable 接口二、JUC的常见类1. ReentrantLock2. 原子类(简单知晓)3.信号量 Semaphore4.CountDownLatch(简单了解) 三、线程安全的集合类1.多线程环境使用 ArrayList2.多线程使用哈希表 一、Callable 接口 Callable 接口类似于 Runnable 接口 Runnable 接口用来…
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当阿里面试官问什么是hash？什么是布隆过滤器？什么是一致性hash？看这一篇就够了，很肝！也很干！

当阿里面试官问什么是hash？什么是布隆过滤器？什么是一致性hash？看这一篇就够了，很肝！也很干！

算法拾遗三十六hash 哈希函数特点hash表设计布隆过滤器布隆过滤器三大公式最终求解公式 一致性哈希经典数据存储经典hash缺点及解决方案虚拟节点 哈希函数特点 输入&#xff1a;任意长度字符串&#xff08;输入域无穷大&#xff09; 输出&#xff1a;相对有限 哈希函数无任何随…
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前端，js , Error in created hook: TypeError ,有bug了

前端，js , Error in created hook: TypeError ,有bug了

怎么兄弟&#xff0c;遇到bug了&#xff1f;&#xff1f;&#xff1f;你开心吗&#xff0c;哈哈哈哈
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Linux操作系统1-命令篇

Linux操作系统1-命令篇

不同领域的主流操作系统 桌面操作系统 Windos Mac os Linux服务器操作系统 Unix Linux(免费、稳定、占有率高) Windows Server移动设备操作系统 Android(基于Linux,开源) ios嵌入式操作系统 Linux(机顶盒、路由器、交换机) Linux 特点&#xff1a;免费、开源、多用户、多任务…
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【C/C++】#include＜xxx.h＞和#include“xxx.h“之间的区别以及寻找gcc和g++的系统头文件目录和系统库文件目录的方法

【C/C++】#include＜xxx.h＞和#include“xxx.h“之间的区别以及寻找gcc和g++的系统头文件目录和系统库文件目录的方法

2023年7月29日&#xff0c;周六晚上 今天下午和晚上花了不少时间去研究这个C/C的头文件以及#include<xxx.h>和#include"xxx.h"之间的区别&#xff0c;收获到了很多的很有用的知识。非常值得花时间来以博客的形式总结这些学习成果。 说实话&#xff0c;我挺想…
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python美化图形化界面设计,pythontkinter界面美化

python美化图形化界面设计,pythontkinter界面美化

大家好&#xff0c;本文将围绕python美化图形化界面设计展开说明&#xff0c;pythontkinter界面美化是一个很多人都想弄明白的事情&#xff0c;想搞清楚python美化输出模块需要先了解以下几个事情。 1、python如何做界面 PyQt&#xff0c;一个基于Qt的Python接口包&#xff0c…
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