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2.SpringBoot学习(二)——Spring Boot ConfigurationProperties

1.简介

1.1 概述

Annotation for externalized configuration. Add this to a class definition or a @Bean method in a @Configuration class if you want to bind and validate some external Properties (e.g. from a .properties file).

Binding is either performed by calling setters on the annotated class or, if @ConstructorBinding is in use, by binding to the constructor parameters.

Note that contrary to @Value, SpEL expressions are not evaluated since property values are externalized.

一个外部化配置的注解。如果您要绑定和验证某些外部属性（例如，来自.properties文件），则将其添加到类定义或 @Configuration 类中的 @Bean 方法中。

绑定可以通过在带注释的类上调用setter来执行，或者，如果正在使用 @ConstructorBinding，则可以通过绑定到构造函数参数来执行。

请注意，与@Value相反，由于属性值是外部化的，因此不评估SpEL表达式。

1.2 特点

@Target({ ElementType.TYPE, ElementType.METHOD })
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface ConfigurationProperties {

    String value() default "";

    String prefix() default "";

    boolean ignoreInvalidFields() default false;

    boolean ignoreUnknownFields() default true;
}

1.3 对比 @Value

	@Configuration	@Value
功能	批量注入配置文件中的属性	一个个指定
松散绑定（松散语法）	支持	不支持
SPEL语法	不支持	支持
JSR303数据校验	支持	不支持
复杂类型封装	支持	不支持

2.环境

JDK 1.8.0_201
Spring Boot 2.2.0.RELEASE
构建工具（apache maven 3.6.3）
开发工具（IntelliJ IDEA ）

3.代码

3.1 代码结构

3.2 maven 依赖

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
        <scope>test</scope>
    </dependency>
</dependencies>

<build>
    <plugins>
        <plugin>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
        </plugin>
    </plugins>
</build>

3.3 配置文件

application.properties

user.prop.name=zhangsan
user.prop.age=20

3.4 java代码

UserProperties.java

@Component
@Validated // JSR303数据校验
@ConfigurationProperties(prefix = "user.prop")
public class UserProperties {

    @NotBlank
    private String name;

    @Range(min = 1, max = 200)
    private Integer age;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Integer getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }
}

UserProps.java

@Component
public class UserProps {
    @Value("${user.prop.name}")
    private String name;

    // SPEL 表达式
    @Value("#{10 * 2}")
    private Integer age;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Integer getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }
}

UserController.java

@RestController
public class UserController {

    @Autowired
    private UserProperties userProperties;

    @Autowired
    private UserProps userProps;

    @GetMapping("/user/get/1")
    public String getUser1() {
        return userProperties.getName() + "'s age is " + userProperties.getAge();
    }

    @GetMapping("/user/get/2")
    public String getUser2() {
        return userProps.getName() + "'s age is " + userProps.getAge();
    }
}

3.5 git 地址

spring-boot/spring-boot-02-config

4.结果

启动 SpringBoot02ConfigApplication.main 方法，在 spring-boot-02-config.http 访问如下两个地址，输出 “zhangsan's age is 20” 表示请求成功

5.源码分析

5.1 @ConfigurationProperties 原理分析

@SpringBootApplication 注解是一个复合注解，它里面包含一个 @ConfigurationPropertiesScan，这个里面又有一个 @EnableConfigurationProperties，@ConfigurationProperties 的作用与它有关。

@ConfigurationProperties 中通过 @Import 引入一个 EnableConfigurationPropertiesRegistrar，它里面有一个 registerBeanDefinitions 方法

@Override
public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
    registerInfrastructureBeans(registry);
    ConfigurationPropertiesBeanRegistrar beanRegistrar = new ConfigurationPropertiesBeanRegistrar(registry);
    getTypes(metadata).forEach(beanRegistrar::register);
}

registerBeanDefinitions 调用一个 registerInfrastructureBeans ，这个方法将属性绑定后置处理器、bean 校验器、元数据注入到 registry 中，这里的 registry 保存了所有 bean 信息。

static void registerInfrastructureBeans(BeanDefinitionRegistry registry) {
    ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor.register(registry);
    ConfigurationPropertiesBeanDefinitionValidator.register(registry);
    ConfigurationBeanFactoryMetadata.register(registry);
}

通过查看类图可以知道，ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor 是 BeanPostProcessor 的一个实现类

它在 bean 实例化的时候发生作用，BeanPostProcessor 提供了 postProcessBeforeInitialization 和

postProcessAfterInitialization 两个方法

public interface BeanPostProcessor {

    @Nullable
    default Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        return bean;
    }

    @Nullable
    default Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        return bean;
    }
}

在 ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor 的 postProcessBeforeInitialization 方法中提供了对于属性值的注入

@Override
public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
    // 属性绑定
    bind(ConfigurationPropertiesBean.get(this.applicationContext, bean, beanName));
    return bean;
}

在 bind 方法中，通过 ConfigurationPropertiesBinder 来绑定 ConfigurationProperties 中属性

BindResult<?> bind(ConfigurationPropertiesBean propertiesBean) {
    Bindable<?> target = propertiesBean.asBindTarget();
    // 获取目标 bean 上的 @ConfigurationProperties 注解
    ConfigurationProperties annotation = propertiesBean.getAnnotation();
    // 获取 BindHandler
    BindHandler bindHandler = getBindHandler(target, annotation);
    // 通过配置的 prefix 和 BindHandler 进行属性绑定
    return getBinder().bind(annotation.prefix(), target, bindHandler);
}

到这里已经比较清晰了，后面的就是从应用上下文中获取属性值，然后转换成对应的类型，再将属性值设置给目标对象。

5.2 @Value 原理分析

这个流程中，doCreateBean 前面的流程实际上是 spirng bean 的初始化流程，在初始化过程中，会对 bean 的依赖和字段进行填充；BeanPostProcessor 也是在这个阶段发生作用

for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
    if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
        InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
        PropertyValues pvsToUse = ibp.postProcessProperties(pvs, bw.getWrappedInstance(), beanName);
        if (pvsToUse == null) {
            if (filteredPds == null) {
                filteredPds = filterPropertyDescriptorsForDependencyCheck(bw, mbd.allowCaching);
            }
            pvsToUse = ibp.postProcessPropertyValues(pvs, filteredPds, bw.getWrappedInstance(), beanName);
            if (pvsToUse == null) {
                return;
            }
        }
        pvs = pvsToUse;
    }
}

使用注解进行 bean 注入的时候，会有一个 AutowiredAnnotationBeanPostProcessor 的处理类，它里面有一个 postProcessProperties 方法

@Override
public PropertyValues postProcessProperties(PropertyValues pvs, Object bean, String beanName) {
    InjectionMetadata metadata = findAutowiringMetadata(beanName, bean.getClass(), pvs);
    try {
        metadata.inject(bean, beanName, pvs);
    }
    catch (BeanCreationException ex) {
        throw ex;
    }
    catch (Throwable ex) {
        throw new BeanCreationException(beanName, "Injection of autowired dependencies failed", ex);
    }
    return pvs;
}

InjectionMetadata 是类的注入元数据，这里通过它来对 bean 中的属性进行注入，它里面提供了多种注入元件，而 ConfigurationProperties 主要通过字段属性进行注入

AutowiredFieldElement 的 inject 方法实现如下

@Override
protected void inject(Object bean, @Nullable String beanName, @Nullable PropertyValues pvs) throws Throwable {
    Field field = (Field) this.member;
    Object value;
    // 判断是否已缓存，如果缓存了，直接获取
    if (this.cached) {
        value = resolvedCachedArgument(beanName, this.cachedFieldValue);
    }
    else {
        // 如果没有缓存，需要从 beanFactory 中获取具体值，然后缓存起来
        DependencyDescriptor desc = new DependencyDescriptor(field, this.required);
        desc.setContainingClass(bean.getClass());
        Set<String> autowiredBeanNames = new LinkedHashSet<>(1);
        Assert.state(beanFactory != null, "No BeanFactory available");
        TypeConverter typeConverter = beanFactory.getTypeConverter();
        try {
            value = beanFactory.resolveDependency(desc, beanName, autowiredBeanNames, typeConverter);
        }
        catch (BeansException ex) {
            throw new UnsatisfiedDependencyException(null, beanName, new InjectionPoint(field), ex);
        }
        synchronized (this) {
            if (!this.cached) {
                if (value != null || this.required) {
                    this.cachedFieldValue = desc;
                    registerDependentBeans(beanName, autowiredBeanNames);
                    if (autowiredBeanNames.size() == 1) {
                        String autowiredBeanName = autowiredBeanNames.iterator().next();
                        if (beanFactory.containsBean(autowiredBeanName) &&
                            beanFactory.isTypeMatch(autowiredBeanName, field.getType())) {
                            // 将获取到的值缓存起来
                            this.cachedFieldValue = new ShortcutDependencyDescriptor(
                                desc, autowiredBeanName, field.getType());
                        }
                    }
                }
                else {
                    this.cachedFieldValue = null;
                }
                // 修改标记
                this.cached = true;
            }
        }
    }
    if (value != null) {
        // 最终将获取到的值，通过反射进行注入
        ReflectionUtils.makeAccessible(field);
        field.set(bean, value);
    }
}

接下来调用流程是 resolveDependency -> doResolveDependency -> resolveEmbeddedValue

@Override
@Nullable
public String resolveEmbeddedValue(@Nullable String value) {
    if (value == null) {
        return null;
    }
    String result = value;
    for (StringValueResolver resolver : this.embeddedValueResolvers) {
        result = resolver.resolveStringValue(result);
        if (result == null) {
            return null;
        }
    }
    return result;
}

最后调用到 PropertyPlaceholderConfigurer，通过解析配置文件获取到最终值

@Override
@Nullable
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);
}

6.参考

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