Spring官网阅读(十六)Spring中的数据绑定(1)

简介: Spring官网阅读(十六)Spring中的数据绑定(1)

在前面的文章我们学习过了Spring中的类型转换以及格式化,对于这两个功能一个很重要的应用场景就是应用于我们在XML中配置的Bean的属性值上,如下:

<bean class="com.dmz.official.converter.service.IndexService" name="indexService">
    <property name="name" value="dmz"/>
 <!-- age 为int类型-->
    <property name="age" value="1"/>
</bean>

在上面这种情况下,我们从XML中解析出来的值类型肯定是String类型,而对象中的属性为int类型,当Spring将配置中的数据应用到Bean上时,就调用了我们的类型转换器完成了String类型的字面值到int类型的转换。


那么除了在上面这种情况中使用了类型转换,还有哪些地方用到了呢?对了,就是本文要介绍的数据绑定–DataBinder。


DataBinder


UML类图


image.png

从上图我们可以看到,DataBinder实现了PropertyEditorRegistry以及TypeConverter,所以它拥有类型转换的能力。

我们通过下面两张图对比下BeanWrapperImpl跟DataBinder

1,DataBinder


image.png


2.BeanWrapperImpl


微信图片_20221113121851.png

可以发现跟BeanWrapperImpl不同的是,它并没有通过继承某一个类来实现类型转换,而是通过组合的方式(DataBinder持有一个SimpleTypeConverter的引用,通过这个SimpleTypeConverter完成了类型转换)


使用示例

public class Main {
  public static void main(String[] args) throws BindException {
    Person person = new Person();
    DataBinder binder = new DataBinder(person, "person");
        // 创建用于绑定到对象上的属性对(属性名称,属性值)
    MutablePropertyValues pvs = new MutablePropertyValues();
    pvs.add("name", "fsx");
    pvs.add("age", 18);
    binder.bind(pvs);
    System.out.println(person);
        // 程序打印:Person{name='dmz', age=18}
  }
}
class Person {
  String name;
  int age;
  public String getName() {
    return name;
  }
  public void setName(String name) {
    this.name = name;
  }
  public int getAge() {
    return age;
  }
  public void setAge(int age) {
    this.age = age;
  }
  @Override
  public String toString() {
    return "Person{" +
        "name='" + name + '\'' +
        ", age=" + age +
        '}';
  }
}

在上面的例子中要明确一点,Person中必须要提供setter方法(getter方法可以不提供,因为我们只是设置值),实际上DataBinder底层也是同样也是采用了Java的内省机制(关于Java的内省机制如果不了解的话,请参考《Spring官网阅读十四》),而内省只会根据setter方法以及getter来设置或者获取Bean中的属性。


源码分析


可能有细心的同学会发现,DataBinder是位于我们的org.springframework.validation包下的,也就是说它跟Spring中的校验也有关系,不过校验相关的内容不是我们本节要探讨的,本文我们只探讨DataBinder跟数据绑定相关的内容。


DataBinder所在的包结构如下:

微信图片_20221113122025.png

OK,明确了要分析的点之后,接下来我们就看看到底数据是如何绑定到我们的对象上去的,核心代码如下:


bind方法


第一步,我们是直接调用了bind方法来完成,其代码如下:

public void bind(PropertyValues pvs) {
    MutablePropertyValues mpvs = (pvs instanceof MutablePropertyValues ?
                                  (MutablePropertyValues) pvs : new MutablePropertyValues(pvs));
    // 最终调用了doBind方法,如果大家对Spring代码有所了解的话,会发现Spring中有很多doXXX的方法
    // 形如doXXX这种命名方式的方法往往就是真正“干活”的代码,对于本例来说,肯定就是它来完成数据绑定的
    doBind(mpvs);
}

doBind方法

protected void doBind(MutablePropertyValues mpvs) {
    // 校验
    checkAllowedFields(mpvs);
    // 校验
    checkRequiredFields(mpvs);
    // 真正进行数据绑定
    applyPropertyValues(mpvs);
}

跟校验相关的代码不在本文的探讨范围内,如果感兴趣的话可以关注我接下来的文章。我们现在把注意力放在applyPropertyValues这个方法,方法名直译过来的意思是--------应用属性值,就是将方法参数中的属性值应用到Bean上,也就是进行属性绑定。不知道大家看到这个方法名是否熟悉,如果对源码有一定了解的话,一定会知道Spring在完成属性注入的过程中调用了一个同名的方法,关于这个方法稍后我会带大家找一找然后做个比较,现在我们先看看doBind方法中applyPropertyValues干了什么


applyPropertyValues方法

protected void applyPropertyValues(MutablePropertyValues mpvs) {
    try {
        // 逻辑非常简单,获取一个属性访问器,然后直接通过属性访问器将属性值设置上去
        // IgnoreUnknownFields:忽略在Bean中找不到的属性
        // IgnoreInvalidFields:忽略找到,但是没有访问权限的值
        getPropertyAccessor().setPropertyValues(mpvs, isIgnoreUnknownFields(), isIgnoreInvalidFields());
    }
    catch (PropertyBatchUpdateException ex) {
        // 省略部分代码.....
    }
}

这段代码主要做了两件事


获取一个属性访问器


getPropertyAccessor(),获取一个属性访问器,关于属性访问器在《Spring官网阅读十四》也有介绍,这里我再做一些补充

image.png

可以看到,PropertyAccessor(也就是我们所说的属性访问器)只有两个实现类


  • 第一个,BeanWrapperImpl
  • 第二个,DirectFieldAccessor

那么这两个有什么区别呢?第一个我们已经知道了,它是基于内省来实现的,所以BeanWrapperImpl肯定是基于getter,setter方法来实现对属性的操作的。第二个从名字上我们可以猜测,它估计是直接通过反射来获取字段的,也就是说,不需要提供setter/getter方法。大家可以自行做个测试,这里我就直接给结论了


  • BeanWrapperImpl,基于内省,依赖getter/setter方法
  • DirectFieldAccessor,基于反射,不需要提供getter/setter方法

那么接下来,我们思考一个问题,DataBinder中的getPropertyAccessor()访问的是哪种类型的属性访问器呢?其实结合我们之前那个使用的示例就很容易知道,它肯定返回的是一个基于内省机制实现的属性访问器,并且它就是返回了一个BeanWrapperImpl。代码如下:

// 1.获取一个属性访问器,可以看到,是通过getInternalBindingResult()方法返回的一个对象来获取的
// 那么getInternalBindingResult()做了什么呢?
protected ConfigurablePropertyAccessor getPropertyAccessor() {
    return getInternalBindingResult().getPropertyAccessor();
}
// 2.getInternalBindingResult()又调用了一个initBeanPropertyAccess(),从名字上来看,就是用来初始化属性访问器的,再看看这个方法干了啥
protected AbstractPropertyBindingResult getInternalBindingResult() {
    if (this.bindingResult == null) {
        initBeanPropertyAccess();
    }
    return this.bindingResult;
}
// 3.调用了一个createBeanPropertyBindingResult,创建了一个对象,也就是通过创建的这个对象返回了一个属性访问器,那么这个对象是什么呢?接着往下看
public void initBeanPropertyAccess() {
    Assert.state(this.bindingResult == null,
                 "DataBinder is already initialized - call initBeanPropertyAccess before other configuration methods");
    this.bindingResult = createBeanPropertyBindingResult();
}
// 4.可以发现创建的这个对象就是一个BeanPropertyBindingResult
protected AbstractPropertyBindingResult createBeanPropertyBindingResult() {
    BeanPropertyBindingResult result = new BeanPropertyBindingResult(getTarget(),
                                                                     getObjectName(), isAutoGrowNestedPaths(), getAutoGrowCollectionLimit());
    // .....
    return result;
}
// 5.跟踪这个对象的getPropertyAccessor()方法,发现就是返回了一个beanWrapper
// 现在明朗了吧,dataBinder最终也是依赖于beanWrapper
public final ConfigurablePropertyAccessor getPropertyAccessor() {
    if (this.beanWrapper == null) {
        this.beanWrapper = createBeanWrapper();
        this.beanWrapper.setExtractOldValueForEditor(true);
        this.beanWrapper.setAutoGrowNestedPaths(this.autoGrowNestedPaths);
        this.beanWrapper.setAutoGrowCollectionLimit(this.autoGrowCollectionLimit);
    }
    return this.beanWrapper;
}

我们可以思考一个问题,为什么Spring在实现数据绑定的时候不采用DirectFieldAccessor而是BeanWrapperImpl呢?换言之,为什么不直接使用反射而使用内省呢?


我个人的理解是:反射容易打破Bean的封装性,基于内省更安全。Spring在很多地方都不推荐使用反射的方式,比如我们在使用@Autowired注解进行字段注入的时候,编译器也会提示,”Field injection is not recommended “,不推荐我们使用字段注入,最好将@Autowired添加到setter方法上。


通过属性访问器直接set属性值


这段代码十分繁琐,如果不感兴趣可以直接跳过,整个核心就是获取到对象中的setter方法,然后反射调用。


1、setPropertyValues


此方法位于org.springframework.beans.AbstractPropertyAccessor#setPropertyValues(org.springframework.beans.PropertyValues, boolean, boolean)

public void setPropertyValues(PropertyValues pvs, boolean ignoreUnknown, boolean ignoreInvalid)
    throws BeansException {
    List<PropertyAccessException> propertyAccessExceptions = null;
    List<PropertyValue> propertyValues = (pvs instanceof MutablePropertyValues ?
                                          ((MutablePropertyValues) pvs).getPropertyValueList() : Arrays.asList(pvs.getPropertyValues()));
    for (PropertyValue pv : propertyValues) {
        try {
            // 核心代码就是这一句
            setPropertyValue(pv);
        }
    // ......
    }

2、setPropertyValue(String,Object)


此方法位于org.springframework.beans.AbstractNestablePropertyAccessor#setPropertyValue(java.lang.String, java.lang.Object)

public void setPropertyValue(String propertyName, @Nullable Object value) throws BeansException {
    AbstractNestablePropertyAccessor nestedPa;
    try {
        // 这里是为了解决嵌套属性的情况,比如一个person对象中,包含一个dog对象,dog对象中有一个name属性
        // 那么我们可以通过dog.name这种方式来将一个名字直接绑定到person中的dog上
        // 与此同时,我们不能再使用person的属性访问器了,因为使用dog的属性访问器,这里就是返回dog的属性访问器
        nestedPa = getPropertyAccessorForPropertyPath(propertyName);
    }
    // .......
    // PropertyTokenHolder是什么呢?例如我们的Person对象中有一个List<String> name的属性,
    // 那么我们在绑定时,需要对List中的元素进行赋值,所有我们会使用name[0],name[1]这种方式来进行绑定,
    // 而PropertyTokenHolder中有三个属性,其中actualName代表name,canonicalName代表整个表达式name[0],而key则代表0这个下标位置
    PropertyTokenHolder tokens = getPropertyNameTokens(getFinalPath(nestedPa, propertyName));
    // 最后通过属性访问器设置值
    nestedPa.setPropertyValue(tokens, new PropertyValue(propertyName, value));
}

对上面的结论进行测试,测试代码如下:

public class Main {
  public static void main(String[] args) throws BindException {
    Person person = new Person();
    DataBinder binder = new DataBinder(person, "person");
    MutablePropertyValues pvs = new MutablePropertyValues();
    pvs.add("dog.dogName","dawang");
        pvs.add("name[0]", "dmz0");
    pvs.add("name[1]", "dmz1");
    pvs.add("age", 18);
    binder.bind(pvs);
    System.out.println(person);
  }
}
class Dog {
    // 省略getter/setter方法
  String dogName;
}
class Person {
    // 省略getter/setter方法
  List<String> name;
  Dog dog;
  int age;
}

在方法的如下位置添加条件断点(propertyName.equals("dog.dogName"))

微信图片_20221113122534.png

启动main方法,并开始调试,程序进入如下结果:

微信图片_20221113122554.png

我们关注红框标注的三个位置


  1. 第一个红框,标注了当前属性访问器所对应的对象为Dog
  2. 第二个红框,这是一个特殊的AbstractNestablePropertyAccessor,专门用于处理嵌套属性这种情况的,所以它包含了嵌套的路径
  3. 第三个红框,标注了这个嵌套的属性访问器的根对象是Person

同样的,按照这种方式我们也可以对Person中的List<String> name属性进行调试,可以发现PropertyTokenHolder就是按照上文所说的方式进行存储数据的,大家可以自行调试,我这里就不在演示了。


3、setPropertyValue(PropertyTokenHolder,PropertyValue)


这个方法是对上面方法的重载,其代码仍然位于org.springframework.beans.AbstractNestablePropertyAccessor中,代码如下:

protected void setPropertyValue(PropertyTokenHolder tokens, PropertyValue pv) throws BeansException {
    if (tokens.keys != null) {
        // 前面已经说过了,keys其实就是下标数组,如果你能看到这里的话,肯定会有一个疑问,为什么需要一个数组呢?考虑这种属性List<List<String>> list,这个时候为了表示它,是不是就要list[0][0]这种方式了呢?这个时候就需要用数组存储了,因为一个属性需要多个下标表示
        processKeyedProperty(tokens, pv);
    }
    else {
        // 我们关注这个方法即可,解析完PropertyTokenHolder后,最终都要调用这个方法
        processLocalProperty(tokens, pv);
    }
}

4、processLocalProperty


代码位于:

org.springframework.beans.AbstractNestablePropertyAccessor#processLocalProperty
  private void processLocalProperty(PropertyTokenHolder tokens, PropertyValue pv) {
    PropertyHandler ph = getLocalPropertyHandler(tokens.actualName);
    // .... 省略部分代码
    Object oldValue = null;
    try {
      Object originalValue = pv.getValue();
      Object valueToApply = originalValue;
            // 判断成立,代表需要进行类型转换,conversionNecessary为null或者为true都成立
      if (!Boolean.FALSE.equals(pv.conversionNecessary)) {
                // 判断成立,代表已经转换过了
        if (pv.isConverted()) {
          valueToApply = pv.getConvertedValue();
        }
        else {
          if (isExtractOldValueForEditor() && ph.isReadable()) {
            try {
              oldValue = ph.getValue();
            }
    // .... 省略部分代码
          }
                    // 类型转换的部分,之前已经分析过了,这里就没什么好讲的了
          valueToApply = convertForProperty(
              tokens.canonicalName, oldValue, originalValue, ph.toTypeDescriptor());
        }
        pv.getOriginalPropertyValue().conversionNecessary = (valueToApply != originalValue);
      }
            // 核心代码就这一句
      ph.setValue(valueToApply);
    }
  // .... 省略部分代码
    }
  }

5、setValue


代码位置:

org.springframework.beans.BeanWrapperImpl.BeanPropertyHandler#setValue

最终进入到BeanWrapperImpl中的一个内部类BeanPropertyHandler中,方法代码如下:

public void setValue(final @Nullable Object value) throws Exception {
    final Method writeMethod = (this.pd instanceof GenericTypeAwarePropertyDescriptor ?
                                ((GenericTypeAwarePropertyDescriptor) this.pd).getWriteMethodForActualAccess() :
                                this.pd.getWriteMethod());
  // .... 省略部分代码
        ReflectionUtils.makeAccessible(writeMethod);
        writeMethod.invoke(getWrappedInstance(), value);
    }
}

代码就是这么的简单,内省获取这个属性的writeMethod,其实就是setter方法,然后直接反射调用

在了解了DataBinder之后,我们再来学习跟基于DataBinder实现的子类

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