死磕 Spring----- IOC 之 深入分析 PropertyPlaceholderConfigurer

Posted 2021-06-30 chenssy

原文:https://www.topjava.cn/category/1391374860344758272 『chenssy』

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在上文 【死磕 Spring】----- IOC 之 深入分析 BeanFactoryPostProcessor 介绍了 BeanFactoryPostProcessor，知道 BeanFactoryPostProcessor 作用域容器启动阶段，可以对解析好的 BeanDefinition 进行定制化处理，而其中 PropertyPlaceholderConfigurer 是其一个非常重要的应用，也是其子类，介绍如下：

PropertyPlaceholderConfigurer 允许我们用 Properties 文件中的属性来定义应用上下文（配置文件或者注解）

什么意思，就是说我们在 XML 配置文件（或者其他方式，如注解方式）中使用占位符的方式来定义一些资源，并将这些占位符所代表的资源配置到 Properties 中，这样只需要对 Properties 文件进行修改即可，这个特性非常，在后面来介绍一种我们在项目中经常用到场景。

从 PropertyPlaceholderConfigurer 的结构图可以看出，它间接实现了 Aware 和 BeanFactoryPostProcessor 两大扩展接口，这里只需要关注 BeanFactoryPostProcessor 即可。我们知道 BeanFactoryPostProcessor 提供了 postProcessBeanFactory()，在这个体系中该方法的是在 PropertyResourceConfigurer 中实现，该类为属性资源的配置类，他实现了 BeanFactoryPostProcessor 接口，如下：

 public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
  try {
   Properties mergedProps = mergeProperties();

   // 转换合并属性
   convertProperties(mergedProps);

   // 子类处理
   processProperties(beanFactory, mergedProps);
  }
  catch (IOException ex) {
   throw new BeanInitializationException("Could not load properties", ex);
  }
 }

• mergeProperties()：返回合并的 Properties 实例，Properties 实例维护这一组 key-value ，其实就是 Properties 配置文件中的内容。
• convertProperties()：转换合并的值，其实就是将原始值替换为真正的值
• processProperties()：前面两个步骤已经将配置文件中的值进行了处理，那么该方法就是真正的替换过程，该方法由子类实现。

在 PropertyPlaceholderConfigurer 重写 processProperties():

 protected void processProperties(ConfigurableListableBeanFactory beanFactoryToProcess, Properties props)
   throws BeansException {

  StringValueResolver valueResolver = new PlaceholderResolvingStringValueResolver(props);
  doProcessProperties(beanFactoryToProcess, valueResolver);
 }

首先构造一个 PlaceholderResolvingStringValueResolver 类型的 StringValueResolver 实例。StringValueResolver 为一个解析 String 类型值的策略接口，该接口提供了 resolveStringValue() 方法用于解析 String 值。PlaceholderResolvingStringValueResolver 为其一个解析策略，构造方法如下：

public PlaceholderResolvingStringValueResolver(Properties props) {
 this.helper = new PropertyPlaceholderHelper(
   placeholderPrefix, placeholderSuffix, valueSeparator, ignoreUnresolvablePlaceholders);
 this.resolver = new PropertyPlaceholderConfigurerResolver(props);
}

在构造 String 值解析器 StringValueResolver 时，将已经解析的 Properties 实例对象封装在 PlaceholderResolver 实例 resolver 中。PlaceholderResolver 是一个用于解析字符串中包含占位符的替换值的策略接口，该接口有一个 resolvePlaceholder() 方法，用于返回占位符的替换值。还有一个 PropertyPlaceholderHelper 工具，从名字上面看应该是进行替换的。

得到 String 解析器的实例 valueResolver 后，则会调用 doProcessProperties() 方法来进行诊治的替换操作，该方法在父类 PlaceholderConfigurerSupport 中实现，如下：

 protected void doProcessProperties(ConfigurableListableBeanFactory beanFactoryToProcess,
   StringValueResolver valueResolver) {

  BeanDefinitionVisitor visitor = new BeanDefinitionVisitor(valueResolver);

  String[] beanNames = beanFactoryToProcess.getBeanDefinitionNames();
  for (String curName : beanNames) {
   // 校验
   // 1. 当前实例 PlaceholderConfigurerSupport 不在解析范围内
      // 2. 同一个 Spring 容器
   if (!(curName.equals(this.beanName) && beanFactoryToProcess.equals(this.beanFactory))) {
    BeanDefinition bd = beanFactoryToProcess.getBeanDefinition(curName);
    try {
     visitor.visitBeanDefinition(bd);
    }
    catch (Exception ex) {
     throw new BeanDefinitionStoreException(bd.getResourceDescription(), curName, ex.getMessage(), ex);
    }
   }
  }

  // 别名的占位符
  beanFactoryToProcess.resolveAliases(valueResolver);

  // 解析嵌入值的占位符，例如注释属性
        beanFactoryToProcess.addEmbeddedValueResolver(valueResolver);
 }

流程如下：

1. 根据 String 值解析策略 valueResolver 得到 BeanDefinitionVisitor 实例。BeanDefinitionVisitor 是 BeanDefinition 的访问者，我们通过它可以实现对 BeanDefinition 内容的进行访问，内容很多，例如Scope、PropertyValues、FactoryMethodName 等等。
2. 得到该容器的所有 BeanName，然后对其进行访问（visitBeanDefinition()）。
3. 解析别名的占位符
4. 解析嵌入值的占位符，例如注释属性

这个方法核心在于 visitBeanDefinition() 的调用，如下：

 public void visitBeanDefinition(BeanDefinition beanDefinition) {
  visitParentName(beanDefinition);
  visitBeanClassName(beanDefinition);
  visitFactoryBeanName(beanDefinition);
  visitFactoryMethodName(beanDefinition);
  visitScope(beanDefinition);
  if (beanDefinition.hasPropertyValues()) {
   visitPropertyValues(beanDefinition.getPropertyValues());
  }
  if (beanDefinition.hasConstructorArgumentValues()) {
   ConstructorArgumentValues cas = beanDefinition.getConstructorArgumentValues();
   visitIndexedArgumentValues(cas.getIndexedArgumentValues());
   visitGenericArgumentValues(cas.getGenericArgumentValues());
  }
 }

我们可以看到该方法基本访问了 BeanDefinition 中所有值得访问的东西了，包括 parent 、class 、factory-bean 、factory-method 、scope 、property 、constructor-arg ，本篇文章的主题是 property，所以关注 visitPropertyValues() 即可。如下：

 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);
   }
  }
 }

过程就是对属性数组进行遍历，调用 resolveValue() 对属性进行解析获取最新值，如果新值和旧值不等，则用新值替换旧值。resolveValue() 实现如下：

 protected Object resolveValue(@Nullable Object value) {
  // 由于 Properties 中的是 String，所以把前面一堆 if 去掉
  else if (value instanceof String) {
   return resolveStringValue((String) value);
  }
  return value;
 }

由于配置的是 String 类型，所以只需要看 String 相关的，resolveStringValue() 实现如下：

  protected String resolveStringValue(String strVal) {
  if (this.valueResolver == null) {
   throw new IllegalStateException("No StringValueResolver specified - pass a resolver " +
     "object into the constructor or override the 'resolveStringValue' method");
  }
  String resolvedValue = this.valueResolver.resolveStringValue(strVal);
  return (strVal.equals(resolvedValue) ? strVal : resolvedValue);
 }

valueResolver 是我们在构造 BeanDefinitionVisitor 实例时传入的 String 类型解析器 PlaceholderResolvingStringValueResolver，调用其 resolveStringValue() 如下：

public String resolveStringValue(String strVal) throws BeansException {
 String resolved = this.helper.replacePlaceholders(strVal, this.resolver);
 if (trimValues) {
  resolved = resolved.trim();
 }
 return (resolved.equals(nullValue) ? null : resolved);
}

helper 为 PropertyPlaceholderHelper 实例对象，而 PropertyPlaceholderHelper 则是处理应用程序中包含占位符的字符串工具类。在构造 helper 实例对象时需要传入了几个参数：placeholderPrefix、placeholderSuffix、valueSeparator，这些值在 PlaceholderConfigurerSupport 中定义如下：

protected String placeholderPrefix = "${";
protected String placeholderSuffix = "}";
protected String valueSeparator = ":";

调用 replacePlaceholders() 进行占位符替换，如下：

 public String replacePlaceholders(String value, PlaceholderResolver placeholderResolver) {
  Assert.notNull(value, "'value' must not be null");
  return parseStringValue(value, placeholderResolver, new HashSet<>());
 }

调用 parseStringValue()，这个方法是这篇博客最核心的地方，${} 占位符的替换：

    protected String parseStringValue(
            String value, PlaceholderResolver placeholderResolver, Set<String> visitedPlaceholders) {

        StringBuilder result = new StringBuilder(value);

        // 获取前缀 "${" 的索引位置
        int startIndex = value.indexOf(this.placeholderPrefix);
        while (startIndex != -1) {

            // 获取 后缀 "}" 的索引位置
            int endIndex = findPlaceholderEndIndex(result, startIndex);
            if (endIndex != -1) {

                // 截取 "${" 和 "}" 中间的内容，这也就是我们在配置文件中对应的值
                String placeholder = result.substring(startIndex + this.placeholderPrefix.length(), endIndex);
                String originalPlaceholder = placeholder;
                if (!visitedPlaceholders.add(originalPlaceholder)) {
                    throw new IllegalArgumentException(
                            "Circular placeholder reference '" + originalPlaceholder + "' in property definitions");
                }
                // 解析占位符键中包含的占位符，真正的值
                placeholder = parseStringValue(placeholder, placeholderResolver, visitedPlaceholders);
                // 从 Properties 中获取 placeHolder 对应的值 propVal
                String propVal = placeholderResolver.resolvePlaceholder(placeholder);
                // 如果不存在
                if (propVal == null && this.valueSeparator != null) {
                    // 查询 : 的位置
                    int separatorIndex = placeholder.indexOf(this.valueSeparator);
                    // 如果存在 :
                    if (separatorIndex != -1) {
                        // 获取 : 前面部分 actualPlaceholder
                        String actualPlaceholder = placeholder.substring(0, separatorIndex);
                        // 获取 : 后面部分 defaultValue
                        String defaultValue = placeholder.substring(separatorIndex + this.valueSeparator.length());

                        // 从 Properties 中获取 actualPlaceholder 对应的值
                        propVal = placeholderResolver.resolvePlaceholder(actualPlaceholder);
                        // 如果不存在 则返回 defaultValue
                        if (propVal == null) {
                            propVal = defaultValue;
                        }
                    }
                }
                if (propVal != null) {
                    propVal = parseStringValue(propVal, placeholderResolver, visitedPlaceholders);
                    result.replace(startIndex, endIndex + this.placeholderSuffix.length(), propVal);
                    if (logger.isTraceEnabled()) {
                        logger.trace("Resolved placeholder '" + placeholder + "'");
                    }
                    startIndex = result.indexOf(this.placeholderPrefix, startIndex + propVal.length());
                }
                else if (this.ignoreUnresolvablePlaceholders) {
                    // 忽略值
                    startIndex = result.indexOf(this.placeholderPrefix, endIndex + this.placeholderSuffix.length());
                }
                else {
                    throw new IllegalArgumentException("Could not resolve placeholder '" +
                            placeholder + "'" + " in value \\"" + value + "\\"");
                }

                //
                visitedPlaceholders.remove(originalPlaceholder);
            }
            else {
                startIndex = -1;
            }
        }

        // 返回propVal，就是替换之后的值
        return result.toString();
    }

流程如下

1. 获取占位符前缀 “${” 的索引位置 startIndex
2. 如果前缀 “${” 存在，则从 “{” 后面开始获取占位符后缀 “}” 的索引位置 endIndex
3. 如果前缀 “${” 和后缀 “}” 都存在，则截取中间部分 placeholder
4. 从 Properties 中获取 placeHolder 对应的值 propVal
5. 如果 propVal 为空，则判断占位符中是否存在 “:”，如果存在则对占位符进行分割处理，全面部分为 actualPlaceholder，后面部分 defaultValue，尝试从 Properties 中获取 actualPlaceholder 对应的值 propVal，如果不存在，则将 defaultValue 的值赋值给 propVal
6. 返回 propVal，也就是 Properties 中对应的值

到这里占位符的解析就结束了，下篇我们将利用 PropertyPlaceholderConfigurer 来实现动态加载配置文件，这个场景也是非常常见的。