SpringMVC常见组件之DataBinder数据绑定器分析-阿里云开发者社区

什么是数据绑定？简单一句话就是把请求中参数信息绑定到目标方法的参数上。数据绑定是参数解析过程中的一部分。SpringMVC通过反射机制对目标处理方法进行解析，将请求消息绑定到处理方法的入参中。如下图所示：

那么这里我们就要研究一下数据绑定相关的那些组件。

【1】绑定工厂WebDataBinderFactory

工厂嘛，使用了工厂方法设计模式，只有一个抽象方法用来让子类实现以创建一个WebDataBinder实例。

public interface WebDataBinderFactory {
  WebDataBinder createBinder(NativeWebRequest webRequest, @Nullable Object target, String objectName)
      throws Exception;
}

NativeWebRequest：当前请求
target：数据绑定器的目标对象，如果是为简单类型创建，则target为null；
objectName：target的名字

WebDataBinderFactory家族图示(典型的工厂方法设计模式)

① DefaultDataBinderFactory

这里我们先看一下其createBinder方法，也是核心入口方法。

@Override
@SuppressWarnings("deprecation")
public final WebDataBinder createBinder(
  NativeWebRequest webRequest, @Nullable Object target, String objectName) throws Exception {
// 提供了默认实现，也可以让子类覆盖
WebDataBinder dataBinder = createBinderInstance(target, objectName, webRequest);
if (this.initializer != null) {
  this.initializer.initBinder(dataBinder, webRequest);
}
// 空方法，让子类实现
initBinder(dataBinder, webRequest);
return dataBinder;
}

如下所示，其创建了一个WebRequestDataBinder实例。WebRequestDataBinder主要是用来将web request parameters绑定到JavaBeans，支持 multipart files。

protected WebDataBinder createBinderInstance(
    @Nullable Object target, String objectName, NativeWebRequest webRequest) throws Exception {
  return new WebRequestDataBinder(target, objectName);
}

其initBinder方法是个空方法，让子类InitBinderDataBinderFactory实现。

这里我们关注一下this.initializer.initBinder(dataBinder, webRequest);。也就是初始化器首先对数据绑定器进行初始化，这里最终会走到ConfigurableWebBindingInitializer#initBinder，如下所示，在后面使用databinder进行类型转换、格式校验时用的就是这里填充进去的“功能属性对象”。

@Override
public void initBinder(WebDataBinder binder) {
  binder.setAutoGrowNestedPaths(this.autoGrowNestedPaths);
  if (this.directFieldAccess) {
    // 设置directFieldAccess=true
    binder.initDirectFieldAccess();
  }
  // 设置messageCodesResolver ，默认是DefaultMessageCodesResolver
  if (this.messageCodesResolver != null) {
    binder.setMessageCodesResolver(this.messageCodesResolver);
  }
  // 设置BindingErrorProcessor，默认是DefaultBindingErrorProcessor
  if (this.bindingErrorProcessor != null) {
    binder.setBindingErrorProcessor(this.bindingErrorProcessor);
  }
  // 设置校验器
  if (this.validator != null && binder.getTarget() != null &&
      this.validator.supports(binder.getTarget().getClass())) {
    binder.setValidator(this.validator);
  }
  // 设置类型转换服务
  if (this.conversionService != null) {
    binder.setConversionService(this.conversionService);
  }
  // 设置属性编辑注册器，能够向binder注册一系列编辑器
  if (this.propertyEditorRegistrars != null) {
    for (PropertyEditorRegistrar propertyEditorRegistrar : this.propertyEditorRegistrars) {
      propertyEditorRegistrar.registerCustomEditors(binder);
    }
  }
}

② InitBinderDataBinderFactory

InitBinderDataBinderFactory是通过@InitBinder方法向WebDataBinder 添加初始化行为。其并没有重写父类的创建DataBinder方法，但是提供了初始化DataBinder方法。

public void initBinder(WebDataBinder dataBinder, NativeWebRequest request) throws Exception {
  for (InvocableHandlerMethod binderMethod : this.binderMethods) {
    if (isBinderMethodApplicable(binderMethod, dataBinder)) {
      Object returnValue = binderMethod.invokeForRequest(request, null, dataBinder);
      if (returnValue != null) {
        throw new IllegalStateException(
            "@InitBinder methods must not return a value (should be void): " + binderMethod);
      }
    }
  }
}

这里我们需要多说一点，在进行参数解析的时候，如果binderFactory不为null且是DefaultDataBinderFactory或子类InitBinderDataBinderFactory。那么其createBinder会进行初始化initBinder(dataBinder, webRequest);。而InitBinderDataBinderFactory的initBinder方法如上所示，会首先判断当前binderMethods是否有符合当前WebDataBinder的@InitBinder方法binderMethod。如果有合适的binderMethod，那么将会在初始化绑定器的过程中反射调用该方法。

如下图所示，能够看到InvocableHandlerMethod#invokeForRequest方法被调用了两次，第二次的时候providedArgs不再为空。

③ ServletRequestDataBinderFactory

其创建了一个ServletRequestDataBinder(子类ExtendedServletRequestDataBinder)，ServletRequestDataBinder可以将请求的参数绑定到目标对象，如Query String Parameters、form-data的参数，并支持multipart files的绑定。

具体子类是ExtendedServletRequestDataBinder，ExtendedServletRequestDataBinder将 URI template variables(如路径变量/getUser/{id}中的id)解析提供给数据绑定使用。

@Override
protected ServletRequestDataBinder createBinderInstance(
    @Nullable Object target, String objectName, NativeWebRequest request) throws Exception  {
  return new ExtendedServletRequestDataBinder(target, objectName);
}

【2】数据绑定器DataBinder

数据绑定器是为目标对象绑定属性值，同时支持属性校验与绑定结果分析。可以通过BindingResult拿到绑定结果。

① 校验器处理

DataBinder提供了一些校验器处理方法如addValidators(添加校验器)、replaceValidators(替换校验器)、getValidators(获取校验器)、getValidato(获取第一个校验器)r以及核心的validate方法。

public void validate(Object... validationHints) {
  Object target = getTarget();
  Assert.state(target != null, "No target to validate");
  BindingResult bindingResult = getBindingResult();
  // Call each validator with the same binding result
  for (Validator validator : getValidators()) {
    if (!ObjectUtils.isEmpty(validationHints) && validator instanceof SmartValidator) {
      ((SmartValidator) validator).validate(target, bindingResult, validationHints);
    }
    else if (validator != null) {
      validator.validate(target, bindingResult);
    }
  }
}

代码主要含义就是首先获取taget(要绑定的目标对象)、bindingResult与Validators，然后遍历Validators并进行校验，将校验结果放到bingdingResult中。

一个校验通过的bingdingResult如下所示

如果校验不通过，那么其errors属性将会保存错误信息，如下所示

② 转换器处理

数据绑定过程中，获取到请求中的数据后向目标对象进行绑定，那么这个阶段可能涉及到类型转换，如String转换为Integer。DataBinder实现了TypeConverter接口，提供了系列重载convertIfNecessary方法。

@Override
@Nullable
public <T> T convertIfNecessary(@Nullable Object value, @Nullable Class<T> requiredType) throws TypeMismatchException {
  return getTypeConverter().convertIfNecessary(value, requiredType);
}
@Override
@Nullable
public <T> T convertIfNecessary(@Nullable Object value, @Nullable Class<T> requiredType,
    @Nullable MethodParameter methodParam) throws TypeMismatchException {
  return getTypeConverter().convertIfNecessary(value, requiredType, methodParam);
}
@Override
@Nullable
public <T> T convertIfNecessary(@Nullable Object value, @Nullable Class<T> requiredType, @Nullable Field field)
    throws TypeMismatchException {
  return getTypeConverter().convertIfNecessary(value, requiredType, field);
}
@Nullable
@Override
public <T> T convertIfNecessary(@Nullable Object value, @Nullable Class<T> requiredType,
    @Nullable TypeDescriptor typeDescriptor) throws TypeMismatchException {
  return getTypeConverter().convertIfNecessary(value, requiredType, typeDescriptor);
}

这里面我们可以看一下其getTypeConverter方法：

protected TypeConverter getTypeConverter() {
  if (getTarget() != null) {
    return getInternalBindingResult().getPropertyAccessor();
  }
  else {
    return getSimpleTypeConverter();
  }
}

也就是说如果target不为null(复杂类型比如SysUser)，那么就获取一个BeanWrapperImpl实例。如果是一个简单类型如Integer age，那么就获取一个SimpleTypeConverter。

额外说明的是，在类型转换的过程中，都离不开一个conversionService实例(默认是DefaultFormattingConversionService)。该实例内部拥有系统的converters，正是这些converts(有100多个)实现了类型的转换。从下图可以看到，二者都是TypeConverterSupport的子类，实现了TypeConverter、PropertyEditorRegistry接口。PropertyEditorRegistry接口给自定义属性编辑器注册提供了入口。

WebDataBinder 使用registerCustomEditor应用

@InitBinder
public void initBinderTest(WebDataBinder binder){
    SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    dateFormat.setLenient(false);
    binder.registerCustomEditor(Date.class, new CustomDateEditor(dateFormat, true));
}

③ 绑定结果BindingResult

数据绑定过程中很可能因为数据类型转换异常(或其他错误)绑定失败，这些错误信息就保存在了BindingResult中。我们可以通过该接口获取到错误信息进行对应处理。这里我们可以简单看一下其家族树，不展开分析。详情参考博文SpringMVC中使用JSR303进行数据校验实践详解

其创建BindingResult的两个方法

protected AbstractPropertyBindingResult createBeanPropertyBindingResult() {
  BeanPropertyBindingResult result = new BeanPropertyBindingResult(getTarget(),
      getObjectName(), isAutoGrowNestedPaths(), getAutoGrowCollectionLimit());
  if (this.conversionService != null) {
    result.initConversion(this.conversionService);
  }
  if (this.messageCodesResolver != null) {
    result.setMessageCodesResolver(this.messageCodesResolver);
  }
  return result;
}
protected AbstractPropertyBindingResult createDirectFieldBindingResult() {
  DirectFieldBindingResult result = new DirectFieldBindingResult(getTarget(),
      getObjectName(), isAutoGrowNestedPaths());
  if (this.conversionService != null) {
    result.initConversion(this.conversionService);
  }
  if (this.messageCodesResolver != null) {
    result.setMessageCodesResolver(this.messageCodesResolver);
  }
  return result;
}

获取BindingResult的核心方法

// 根据directFieldAccess 获取DirectFieldBindingResult或者BeanPropertyBindingResult 
protected AbstractPropertyBindingResult getInternalBindingResult() {
  if (this.bindingResult == null) {
    this.bindingResult = (this.directFieldAccess ?
        createDirectFieldBindingResult(): createBeanPropertyBindingResult());
  }
  return this.bindingResult;
}

如下实例方法三个参数分别为pojo、Errors以及map

这里我们解析得到的参数实例为：

④ 核心绑定方法

也就是把给定的属性-值绑定到目标对象上，这个过程可能会抛出“required”或者类型转换异常等错误。

public void bind(PropertyValues pvs) {
  MutablePropertyValues mpvs = (pvs instanceof MutablePropertyValues ?
      (MutablePropertyValues) pvs : new MutablePropertyValues(pvs));
  doBind(mpvs);
}
protected void doBind(MutablePropertyValues mpvs) {
  checkAllowedFields(mpvs);
  checkRequiredFields(mpvs);
  applyPropertyValues(mpvs);
}

可以看到doBind是一个模板方法：

checkAllowedFields方法是检测被允许的field，如果发现有不被允许的field，则移除掉。* checkRequiredFields方法是检测是那些声明了“required”的filed是否都存在，如果有不存在的将会把错误信息放到BindingResult中。

applyPropertyValues则是核心的属性-值绑定到目标对象的方法。

【3】WebDataBinder

WebDataBinder是DataBinder的子类，其覆盖了父类的doBind方法。

@Override
protected void doBind(MutablePropertyValues mpvs) {
  checkFieldDefaults(mpvs);
  checkFieldMarkers(mpvs);
  adaptEmptyArrayIndices(mpvs);
  super.doBind(mpvs);
}

其同样是个模板方法，在处理属性默认值(字段以“!”开头，提供默认值代替空值)、属性标记(字段以"_"开头，如果表单提交没有该字段对应的值，则重置该字段)、字段名称去掉"[]"(如果字段名称以[]结尾)后，调用了父类的doBind方法。

如下演示!的使用：

public static void main(String[] args){
     SysUser sysUser = new SysUser();
     WebDataBinder binder = new WebDataBinder(sysUser, "sysUser");
     // 设置属性（此处演示一下默认值）
     MutablePropertyValues pvs = new MutablePropertyValues();
     // 使用!来模拟各个字段手动指定默认值
     pvs.add("!name", "jane");
     pvs.add("age", 18);
     pvs.add("!age", 10); // 上面有确切的值了，默认值不会再生效
     binder.bind(pvs);
     System.out.println(sysUser);
 }

打印结果：SysUser{name='jane', sex='null', age=18}

值得一提的是，其提供了方法bindMultipart供子类调用，该方法用来处理multipart files：

protected void bindMultipart(Map<String, List<MultipartFile>> multipartFiles, MutablePropertyValues mpvs) {
  multipartFiles.forEach((key, values) -> {
    if (values.size() == 1) {
      MultipartFile value = values.get(0);
      if (isBindEmptyMultipartFiles() || !value.isEmpty()) {
        mpvs.add(key, value);
      }
    }
    else {
      mpvs.add(key, values);
    }
  });
}

【4】ServletRequestDataBinder

ServletRequestDataBinder继承自WebDataBinder，有唯一子类ExtendedServletRequestDataBinder。此类把web请求限定为了Servlet Request，和Servlet规范强绑定。

Special {@link org.springframework.validation.DataBinder} to perform data binding from servlet request parameters to JavaBeans, including support for multipart files.

ServletRequestDataBinder可以将请求的参数绑定到目标对象，如Query String Parameters、form-data的参数，并支持multipart files的绑定。

子类ExtendedServletRequestDataBinder将 URI template variables(如路径变量/getUser/{id}中的id)解析提供给数据绑定使用。

① ServletRequestDataBinder的bind方法

ServletRequestDataBinder提供了方法bind，其对MultipartRequest 请求做了支持可以绑定文件域(通过调用父类WebDataBinder的bindMultipart方法)。

public void bind(ServletRequest request) {
   // 从request中获取属性-值
  MutablePropertyValues mpvs = new ServletRequestParameterPropertyValues(request);
  // 判断当前请求是否为MultipartRequest 
  MultipartRequest multipartRequest = WebUtils.getNativeRequest(request, MultipartRequest.class);
  if (multipartRequest != null) {
  // 调用父类webDataBinder方法
    bindMultipart(multipartRequest.getMultiFileMap(), mpvs);
  }
  else if (StringUtils.startsWithIgnoreCase(request.getContentType(), "multipart/")) {
    HttpServletRequest httpServletRequest = WebUtils.getNativeRequest(request, HttpServletRequest.class);
    if (httpServletRequest != null) {
      StandardServletPartUtils.bindParts(httpServletRequest, mpvs, isBindEmptyMultipartFiles());
    }
  }
  addBindValues(mpvs, request);
  // 调用父类方法
  doBind(mpvs);
}

① 这里尝试获取mpvs，然后判断是否为MultipartRequest或者

StringUtils.startsWithIgnoreCase(request.getContentType(), "multipart/")&&httpServletRequest != null之后调用对应的bindMultipart或者bindParts方法。如http://localhost:8081/testUser/1?name=jane得到的mpvs如下图所示：

② addBindValues是一步兼容，从request中获取属性

HandlerMapping.URI_TEMPLATE_VARIABLES_ATTRIBUTE对应的值，然后放入mpvs。这时候的mpvs可能如下(可以看到多了一个URI Template Variable id=1)：

③ 调用父类核心的doBind方法，将mpvs中的属性-值绑定到目标target上

这里比较有意思的是addBindValues方法是一个空方法，且用protected修饰。很明显其是想让子类实现(ExtendedServletRequestDataBinder子类进行了实现)。

protected void addBindValues(MutablePropertyValues mpvs, ServletRequest request) {
}

如下所示，执行doBind(mpvs);方法前的DataBinder对象。

如下所示，执行doBind(mpvs);方法后的DataBinder对象。可以看到从mpvs中找到SysUser拥有的属性给sysUser实例对象赋值(通常是反射调用set方法，如setName)。

当然如果BindingResult不是BeanPropertyBindingResult而是DirectFieldBindingResult则是另一种方式。

② ExtendedServletRequestDataBinder

ExtendedServletRequestDataBinder实现/覆盖了父类的addBindValues方法，主要是从request中获取URL路径变量集合，然后找到符合当前请求的属性-值放入MutablePropertyValues mpvs中。

@Override
protected void addBindValues(MutablePropertyValues mpvs, ServletRequest request) {
  // HandlerMapping.class.getName() + ".uriTemplateVariables"
  String attr = HandlerMapping.URI_TEMPLATE_VARIABLES_ATTRIBUTE;
  @SuppressWarnings("unchecked")
  Map<String, String> uriVars = (Map<String, String>) request.getAttribute(attr);
  if (uriVars != null) {
    uriVars.forEach((name, value) -> {
      if (mpvs.contains(name)) {
        if (logger.isWarnEnabled()) {
          logger.warn("Skipping URI variable '" + name +
              "' because request contains bind value with same name.");
        }
      }
      else {
        mpvs.addPropertyValue(name, value);
      }
    });
  }
}

此属性放入的第一个地方是：AbstractUrlHandlerMapping.lookupHandler() --> chain.addInterceptor(new UriTemplateVariablesHandlerInterceptor(uriTemplateVariables)); --> preHandle()方法 -> exposeUriTemplateVariables(this.uriTemplateVariables, request); -> request.setAttribute(URI_TEMPLATE_VARIABLES_ATTRIBUTE, uriTemplateVariables);

第二个地方是：AbstractHandlerMethodMapping.lookupHandlerMethod()->RequestMappingInfoHandlerMapping.handleMatch()–>RequestMappingInfoHandlerMapping.extractMatchDetails()–>request.setAttribute(BEST_MATCHING_PATTERN_ATTRIBUTE, bestPattern);

request.setAttribute(URI_TEMPLATE_VARIABLES_ATTRIBUTE, uriVariables);

如下所示，一个请求对象的attributes中包含了一个org.springframework.web.servlet.HandlerMapping.uriTemplateVariables属性：

我们也顺便多看一眼当一个请求发起到找到对应的HandlerMethod时，请求属性里面放入了什么？

③ 表单提交绑定过程

这里描述的背景为填写表单对象，传递到后台（参数为SysUser sysUser，也就是常见的实体对象）。

① SpringMVC框架将ServletRequest对象以及目标方法的入参实例(objectName,attribute) 传递给WebDataBinderFactory实例，以创建DataBinder实例对象。

objectName为@ModelAttribute注解的value值或者根据参数类型自动创建的key
其中attribute会根据目标方法参数类型从ModelAndViewContainer 获取或者创建-这是Value

② DataBinder调用装配在SpringMVC上下文中的ConversionService组件进行数据类型转换、数据格式化工作并将请求信息填充到创建的入参对象中。

③ 调用Validator 组件对已经绑定了请求消息的入参对象(创建的)进行数据合法性校验，并最终生成数据结果(BindingResult)

④ SpringMVC 抽取 BindingResult 中的入参对象(getTarget)和校验错误对象(BindingResult)，将他们赋给处理方法的相应入参

【5】WebRequestDataBinder

这个与不同的是其是把web request parameters 绑定到 JavaBeans，同样支持multipart files。也就是说其跳出了Servlet规范，额外做了支持。其主要对org.springframework.web.context.request.WebRequest做处理。

如下代码所示，WebRequestDataBinder首先从request中获取参数值封装为MutablePropertyValues 。然后分别判断是否为MultipartRequest、或者请求头Content-Type以multipart/开头两种情况进行处理，最后调用父类的doBind方法。

public void bind(WebRequest request) {
  MutablePropertyValues mpvs = new MutablePropertyValues(request.getParameterMap());
  if (request instanceof NativeWebRequest) {
    MultipartRequest multipartRequest = ((NativeWebRequest) request).getNativeRequest(MultipartRequest.class);
    if (multipartRequest != null) {
      bindMultipart(multipartRequest.getMultiFileMap(), mpvs);
    }
    else if (StringUtils.startsWithIgnoreCase(request.getHeader("Content-Type"), "multipart/")) {
      HttpServletRequest servletRequest = ((NativeWebRequest) request).getNativeRequest(HttpServletRequest.class);
      if (servletRequest != null) {
        StandardServletPartUtils.bindParts(servletRequest, mpvs, isBindEmptyMultipartFiles());
      }
    }
  }
  doBind(mpvs);
}

SpringMVC常见组件之DataBinder数据绑定器分析

【1】绑定工厂WebDataBinderFactory

① DefaultDataBinderFactory

② InitBinderDataBinderFactory

③ ServletRequestDataBinderFactory

【2】数据绑定器DataBinder

① 校验器处理

② 转换器处理

③ 绑定结果BindingResult

④ 核心绑定方法

【3】WebDataBinder

【4】ServletRequestDataBinder

① ServletRequestDataBinder的bind方法

② ExtendedServletRequestDataBinder

③ 表单提交绑定过程

【5】WebRequestDataBinder

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SpringMVC常见组件之DataBinder数据绑定器分析

【1】绑定工厂WebDataBinderFactory

① DefaultDataBinderFactory

② InitBinderDataBinderFactory

③ ServletRequestDataBinderFactory

【2】数据绑定器DataBinder

① 校验器处理

② 转换器处理

③ 绑定结果BindingResult

④ 核心绑定方法

【3】WebDataBinder

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① ServletRequestDataBinder的bind方法

② ExtendedServletRequestDataBinder

③ 表单提交绑定过程

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