Spring IoC是如何使用BeanWrapper和Java内省结合起来给Bean属性赋值的【享学Spring】

男娘i 2021-12-10 00:07 252阅读 0赞

#### 每篇一句 ####

> 具备了技术深度，遇到问题可以快速定位并从根本上解决。有了技术深度之后，学习其它技术可以更快，再深入其它技术也就不会害怕

#### 前言 ####

书写此篇博文的缘由是出自一道面试题：面试题目大概如标题所述。  
我个人认为这道面试题问得是非常有水平的，因为它涉及到的知识点既有深度，又有广度，可谓一举两得~~~因此在这里分享给大家。

为了给此文做铺垫，前面已经有两篇文章分别叙述了Java内省和`BeanWrapper`，而且还分析了底层接口：属性访问器(`PropertyAccessor`)。若对此部分还不是很了解的话，建议可以先出门左拐或者单击【相关阅读】里的链接~

#### Spring IoC和Java内省的依赖关系说明 ####

Spring需要依赖注入就需要使用`BeanWrapper`，上章节说了`BeanWrapperImpl`的实现大都委托给了`CachedIntrospectionResults`去完成，而`CachedIntrospectionResults`它的核心说法就是**Java内省机制**。

从层层委托的依赖关系可以看出，`Spring IoC`的依赖注入（给属性赋值）是层层委托的最终给了Java内省机制，这是Spring框架设计精妙处之一。这也符合我上文所诉：**`BeanWrapper`这个接口并不建议应用自己去直接使用**~~~  
那么本文就着眼于此，结合源码去分析Spring IoC容器它使用`BeanWrapper`完成属性赋值（依赖注入）之精华~

## Spring IoC中使用`BeanWrapper`源码分析 ##

`Spring IoC`我相信小伙伴并不陌生了，但`IoC`的细节不是本文的重点。为了便于分析，我把这个过程画一个时序图描述如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Y2NDEzODU3MTI_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
有了这个简略的时序图，接下来就一步一步的分析吧

#### doCreateBean() 创建Bean ####

任何创建Bean的过程，都得经历`doCreateBean()`。这句代码我们已经非常熟悉了，它在`AbstractAutowireCapableBeanFactory`里：

protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args) throws BeanCreationException { 
    		BeanWrapper instanceWrapper = null;
    		...
    		// 这一步简单的说：通过构造函数实例化Bean后，new BeanWrapperImpl(beanInstance)包装起来
    		// 并且：initBeanWrapper(bw); 作用是注册ConversionService和registerCustomEditors() ...
    		instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
    		...
    		// 给属性赋值：此处会实施BeanWrapper的真正实力~~~~
    		// 注意：此处第三个参数传入的是BeanWrapper，而不是源生beanduixiang~~~ 
    		populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
    		exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
    		...
    	}

`doCreateBean`这个方法完成整个Bean的实例化、初始化。而这里面我们最为关注的自然就是`populateBean()`这个方法，它的作用是完成给属性赋值，从时序图中也可以看出这是一个入口

#### populateBean()：给Bean的属性赋值~ ####

protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable BeanWrapper bw) { 
    		...
    		// 从Bean定义里面把准备好的值都拿出来~~~
    		// 它是个MutablePropertyValues，持有N多个属性的值~~~
    		PropertyValues pvs = (mbd.hasPropertyValues() ? mbd.getPropertyValues() : null);
    		...
    		for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) { 
    			...
    			// 此处会从后置处理，从里面把依赖的属性，值都拿到。比如大名鼎鼎的AutowiredAnnotationBeanPostProcessor就是在此处拿出值的~~~
    			PropertyValues pvsToUse = ibp.postProcessProperties(pvs, bw.getWrappedInstance(), beanName);
    			...
    			pvs = pvsToUse;
    		}
    		...
    		// 若存在属性pvs ，那就做赋值操作吧~~~（本处才是今天关心的重点~~~）
    		if (pvs != null) { 
    			applyPropertyValues(beanName, mbd, bw, pvs);
    		}
    	}

深入到方法内部，它完成了k-v值的准备工作，很多重要的`BeanPostProcessor`也在此处得到执行。对于最终给属性赋值的步骤，是交给了本类的`applyPropertyValues()`方法去完成~~~

> 其实到了此处，理论上小伙伴就应该就能猜到接下来的**核心下文**了~

#### `applyPropertyValues()`：完成属性赋值 ####

这个方法的处理内容才是本文**最应该关注的核心**，它在处理数据解析、转换这一块还是存在不小的复杂度的~

// 本方法传入了beanName和bean定义信息，以及它对应的BeanWrapper和value值们~
    	protected void applyPropertyValues(String beanName, BeanDefinition mbd, BeanWrapper bw, PropertyValues pvs) { 
    		if (pvs.isEmpty()) { 
    			return;
    		}
    		...
    		MutablePropertyValues mpvs = null;
    		List<PropertyValue> original;
    
    		// 说明一下：为何这里还是要判断一下，虽然Spring对PropertyValues的内建实现只有MutablePropertyValues
    		// 但是这个是调用者自己也可以实现逻辑的~~~so判断一下最佳~~~~
    		if (pvs instanceof MutablePropertyValues) { 
    			mpvs = (MutablePropertyValues) pvs;
    			// 此处有个短路处理：
    			// 若该mpvs中的所有属性值都已经转换为对应的类型，则把mpvs设置到BeanWrapper中，返回
    			if (mpvs.isConverted()) { 
    				// Shortcut: use the pre-converted values as-is.
    				try { 
    					bw.setPropertyValues(mpvs);
    					return;
    				} catch (BeansException ex) { 
    					throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Error setting property values", ex);
    				}
    			}
    			// 否则，拿到里面的属性值们~~~
    			original = mpvs.getPropertyValueList();
    		} else { 
    			original = Arrays.asList(pvs.getPropertyValues());
    		}
    
    		// 显然，若调用者没有自定义转换器，那就使用BeanWrapper本身~~~（因为BeanWrapper实现了TypeConverter 接口~~）
    		TypeConverter converter = getCustomTypeConverter();
    		if (converter == null) { 
    			converter = bw;
    		}
    		
    		// 获取BeanDefinitionValueResolver，该Bean用于将bean定义对象中包含的值解析为应用于目标bean实例的实际值。
    		BeanDefinitionValueResolver valueResolver = new BeanDefinitionValueResolver(this, beanName, mbd, converter);
    
    		// Create a deep copy, resolving any references for values.
    		// 此处翻译成深度拷贝不合适，倒不如翻译成深度解析更为合理~~~~
    		List<PropertyValue> deepCopy = new ArrayList<>(original.size());
    		boolean resolveNecessary = false;
    
    		// 遍历没有被解析的original属性值们~~~~
    		for (PropertyValue pv : original) { 
    			if (pv.isConverted()) { 
    				deepCopy.add(pv);
    			} else {  // 那种还没被解析过的PropertyValue此处会一步步解析~~~~
    				String propertyName = pv.getName(); // 属性名称
    				Object originalValue = pv.getValue(); // 未经类型转换的值（注意：是未经转换的，可能还只是个字符串或者表达式而已~~~~）
    
    				// 最为复杂的解析逻辑~~~
    				Object resolvedValue = valueResolver.resolveValueIfNecessary(pv, originalValue);
    				Object convertedValue = resolvedValue;
    
    				// 属性可写 并且 不是嵌套（如foo.bar，java中用getFoo().getBar()表示）或者索引（如person.addresses[0]）属性
    				boolean convertible = bw.isWritableProperty(propertyName) && !PropertyAccessorUtils.isNestedOrIndexedProperty(propertyName);
    				if (convertible) { 
    					// 用类型转换器进行转换
    					convertedValue = convertForProperty(resolvedValue, propertyName, bw, converter);
    				}
    				if (resolvedValue == originalValue) { 
    					if (convertible) { 
    						pv.setConvertedValue(convertedValue);
    					}
    					deepCopy.add(pv);
    				} else if (convertible && originalValue instanceof TypedStringValue &&
    						!((TypedStringValue) originalValue).isDynamic() &&
    						!(convertedValue instanceof Collection || ObjectUtils.isArray(convertedValue))) { 
    					pv.setConvertedValue(convertedValue);
    					deepCopy.add(pv);
    				}
    				else { 
    					resolveNecessary = true;
    					deepCopy.add(new PropertyValue(pv, convertedValue));
    				}
    			}
    		}
    
    		// 标记mpvs已经转换
    		if (mpvs != null && !resolveNecessary) { 
    			mpvs.setConverted();
    		}
    
    		// Set our (possibly massaged) deep copy.
    		// 使用转换后的值进行填充~~~~~~~~~~
    		try { 
    			bw.setPropertyValues(new MutablePropertyValues(deepCopy));
    		} catch (BeansException ex) { 
    			throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Error setting property values", ex);
    		}
    
    	}
    
    	// 属性值的转换
    	@Nullable
    	private Object convertForProperty(@Nullable Object value, String propertyName, BeanWrapper bw, TypeConverter converter) { 
    		// 需要特别注意的是：convertForProperty方法是BeanWrapperImpl的实例方法，并非接口方法
    		// 这个方法内部就用到了CachedIntrospectionResults，从何就和Java内省搭上了关系~~~
    		if (converter instanceof BeanWrapperImpl) { 
    			return ((BeanWrapperImpl) converter).convertForProperty(value, propertyName);
    		} else {  // 自定义转换器
    			PropertyDescriptor pd = bw.getPropertyDescriptor(propertyName);
    			MethodParameter methodParam = BeanUtils.getWriteMethodParameter(pd);
    			return converter.convertIfNecessary(value, pd.getPropertyType(), methodParam);
    		}
    	}

说明：`BeanDefinitionValueResolver`是Spring一个内建的非`public`类，它在上述步骤中承担了非常多的**任务**，具体可参考此处：[BeanDefinitionValueResolver和PropertyValues][BeanDefinitionValueResolver_PropertyValues]

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关于`BeanDefinitionValueResolver`此处我补充一点：关于占位符的使用，形如我们可以这样配置：

此处我想补充的是对`${diy.name}`这个占位符的解析时机：它并不发生在`BeanDefinitionValueResolver`里。  
我们知道它的`resolveValueIfNecessary`方法能解析各式各样的值，此处就补充说明它对`string`值的处理：

// @since 1.2
    class BeanDefinitionValueResolver { 
    	@Nullable
    	public Object resolveValueIfNecessary(Object argName, @Nullable Object value) { 
    		...
    		// 处理String类型的值：处理SpEL表达式，但是它并不处理占位符~~~
    		else if (value instanceof TypedStringValue) { 
    			TypedStringValue typedStringValue = (TypedStringValue) value;
    			// 此处evaluate最终调用的是我们熟悉的this.beanFactory.evaluateBeanDefinitionString(value, this.beanDefinition)方法
    			// 而它底层调用是this.beanExpressionResolver.evaluate(value, new BeanExpressionContext(this, scope));
    			Object valueObject = evaluate(typedStringValue);
    		}
    	}
    }

由此可见此类最终做的是`this.beanExpressionResolver.evaluate()`这个计算处理，它处理的是SpEL表达式，**此处并未处理占位符。**  
但是呢，我们知道Spring这样配置是可行的，所以我们有理由去相信：**处理占位符操作发生在这个步骤之前（这个步骤是什么？答：`给属性赋值阶段，已经属于容器初始化非常靠后的阶段了~`）**

至于此部分的占位符在哪解析的，其实之前是分析过步骤的，那么此处我也只给出步骤提示吧：

1.  `Spring`处理属性占位符依赖于`PropertyResourceConfigurer`来处理的~  
    1. `PropertyResourceConfigurer`是个`BeanFactoryPostProcessor`，它会在Bean工厂完成后，借助`BeanDefinitionVisitor`对所有的`BeanDefinition`进行`visitBeanDefinition()`处理（这里会调用`valueResolver.resolveStringValue(strVal)`进行占位符的处理~~）  
    2. 包括xml配置的`ParentName、BeanClassName、FactoryBeanName、FactoryMethodName、Scope、构造函数类型。。。`等等都是能够通过属性文件来配置的  
    3. 大名鼎鼎的实现类：`PropertyPlaceholderConfigurer`和`PropertySourcesPlaceholderConfigurer`大家应该非常熟悉~
2.  **言外之意：若你没向容器内注入`PropertyResourceConfigurer`这个Bean，xml里是使用占位符是不生效的哟**~~~（`SpringBoot`默认给配置的是`PropertySourcesPlaceholderConfigurer`）

处理xml中Bean定义的占位符的核心方法是这：

public void visitBeanDefinition(BeanDefinition beanDefinition) { 
    		visitParentName(beanDefinition);
    		visitBeanClassName(beanDefinition);
    		visitFactoryBeanName(beanDefinition);
    		visitFactoryMethodName(beanDefinition);
    		visitScope(beanDefinition);
    		// 这里 它会处理所有的配置的Bean定义的占位符、数组、List等等
    		if (beanDefinition.hasPropertyValues()) { 
    			visitPropertyValues(beanDefinition.getPropertyValues());
    		}
    		if (beanDefinition.hasConstructorArgumentValues()) { 
    			ConstructorArgumentValues cas = beanDefinition.getConstructorArgumentValues();
    			visitIndexedArgumentValues(cas.getIndexedArgumentValues());
    			visitGenericArgumentValues(cas.getGenericArgumentValues());
    		}
    	}
    
    	// 显然，重点在resolveValue这个方法~~~
    	protected void visitPropertyValues(MutablePropertyValues pvs) { 
    		PropertyValue[] pvArray = pvs.getPropertyValues();
    		for (PropertyValue pv : pvArray) { 
    			Object newVal = resolveValue(pv.getValue());
    			if (!ObjectUtils.nullSafeEquals(newVal, pv.getValue())) { 
    				pvs.add(pv.getName(), newVal);
    			}
    		}
    	}
    
    	@Nullable
    	protected Object resolveValue(@Nullable Object value) { 
    		if (value instanceof BeanDefinition) { 
    			visitBeanDefinition((BeanDefinition) value);
    		}
    		...
    		else if (value instanceof TypedStringValue) { 
    			...
    			// 处理占位符~~~
    			String visitedString = resolveStringValue(stringValue);
    			...
    		}
    	}

> 说明：`PropertyResourceConfigurer`不仅能够解析处理Bean定义的占位符，还能够`loadProperties(result);`加载属性文件的~  
> 具体可参考：[【小家Spring】详解PropertyPlaceholderConfigurer、PropertyOverrideConfigurer等对属性配置文件Properties的加载和使用][Spring_PropertyPlaceholderConfigurer_PropertyOverrideConfigurer_Properties]

--------------------

从命名中就能看出，它处理`BeanDefinition`的各式各样的情况，它主要是在`xml`配置时代起到了非常大的作用，形如这样：

因为我们知道在`xml`时代配置Bean非常的灵活：引用Bean、Map、List甚至支持SpEL等等，这一切权得益于`BeanDefinitionValueResolver`这个类来处理各种case~

其实在现在注解大行其道的今天，配置Bean我们大都使用`@Bean`来配置，它是一种工厂方法的实现，因此这个处理类的作用就被弱化了很多。但是，但是，但是，它仍旧是我们实施**定制化BeanDefinition**的一个有力武器~

`applyPropertyValues()`这一步完成之后，就彻底完成了对Bean实例属性的赋值。从中可以看到最终的赋值操作，核心依赖的就是这么一句话：

bw.setPropertyValues(new MutablePropertyValues(deepCopy))

并且从转换的逻辑我们也需要知道的是：IoC并不是100%得使用`BeanWrapper`的，若我们是自定义了一个转换器，其实是**可以不经过Java内省机制**，而是直接通过反射来实现的，当然并不建议这么去做~

#### 总结 ####

`BeanWrapper`体系相比于 Spring 中其他体系是比较简单的，它作为`BeanDefinition`向 `Bean`转换过程中的**中间产物**，承载了 bean 实例的**包装、类型转换、属性的设置**以及**访问**等重要作用（请不要落了访问这个重要能力）。

关于此面试题怎么去回答，如果是我主考我会这么评价回答：

1.  能答到`populateBean()`这里算是对这块知识入门了
2.  能答到`applyPropertyValues()`这里，那基本对此回答就比较满意了
3.  当然若能答到：通过自定义实现一个转换器+反射实现作为实现，而绕过Java内省机制。那势必就可以加分了~  
    1. 若达到自定义、个性化定义`BeanDefinition`这块（虽然与本问题没有必然关联），也是可以加分的（毕竟是面试而非考试~）

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