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Spring beans架构设计原理--set注入

简介: Java Beans == Spring管理对象是以bean为颗粒度,在最初设计时其实是特指Java beans,因此之前的注入也几乎是清一色的set注入,直到聪明的大脑们引入了Annotation后两者才有了明显差异,慢慢进化出Spring特有的bean规范。 本篇先从设计者的初衷Jav

Java Beans

Spring管理对象是以bean为颗粒度,在最初设计时其实是特指Java beans,因此之前的注入也几乎是清一色的set注入,直到聪明的大脑们引入了Annotation后两者才有了明显差异,慢慢进化出Spring特有的bean规范。

本篇先从设计者的初衷Java Beans开始,理清楚set的注入原理,然后再(如)往(果)下(有)探(时)寻(间)Annotation注入。

Java beans规范主要有三点:

  • 有一个公有的无参构造器
  • 属性可以通过get、set、is(可以替代get,用在布尔型属性上)方法或遵循特定命名规范的其他方法访问
  • 可序列化

Sun之所以指定beans规范,很大程度上是为IDE准备的——IDE可以用可视化的方式设置bean的属性。

java beans原型.jpg

Java bean规范通过java.beans.PropertyEditor设置bean属性,通过BeanInfo描述了JavaBean哪些属性是可定制以及可定制属性与PropertyEditor的对应关系(propertyName->editor)。
  
BeanInfo与JavaBean之间通过两者之间规范的命名确立,对应JavaBean的BeanInfo采用如下的命名规范:BeanInfo,如Car对应的BeanInfo为CarBeanInfo。

JDK提供内省(Introspector)暴露BeanInfo,访问者通过内省间接依赖PropertyDescriptor从而获得bean属性描述,该描述包括该属性是否开放以及使用的属性编辑器等,最后再通过属性编辑器编辑修改属性。此外JDK提供一个默认属性编辑器的管理器--PropertyEditorManager,它定义常见类型的属性编辑器(class->editor),如果某个JavaBean的常见类型属性没有通过BeanInfo指定属性编辑器,IDE将自动使用PropertyEditorManager中该类型的默认属性编辑器。

Spring Set注入

对Java beans的使用透着Spring整个团队的灵性,Rod Johnson和其团队在对JDK组件以及第三方开源中间件的使用上,不仅知其然更知其所以然,并在此基础上进行了合理的精简和扩展。

举一个例子,Spring中使用了AspectJ,AspectJ能提供了强大的静态织入能力,很多人也想当然的认为AspectJ是Aop的一种织入方式,事实上Spring做了取舍,只集成了后者的语法,保留了自身的动态织入,利用后者解析AspectJ风格的表达式并生成Advisor,最终对target的织入只有JDK dynamic和Cglib两种方式。

Spring beans也几乎是对Java beans的颠覆和升级,在后者的基础上,增加了更加强大的嵌套属性支持并有自己独特的表达式。

Bean表达式

Bean表达式和Spring表达式(Spring Expression)是两码事,前者只是bean模块里内置简易功能,后者则是一个单独模块,两者既不是正交关系也不是平行关系。

Bean表达式主要用于对象和集合的注入,语法很简单,主要有两种:

  • 以bean.propertyName代表bean的内部属性,并支持多级嵌套。每个点代表是一级路径,路径和路径之间是嵌套和包含关系。
  • 以propertyName[index/key]代表集合类属性的内部元素,同样也支持多级嵌套。
  • 支持两者混合使用,举例路径A.c.b1。这代表A的属性c下的属性b是个数组或者集合(假设其为aa),则这个表达式是用来对aa的第2个元素map的name key绑定值。

值绑定

实体关系

spring bean逻辑视图.jpg

PropertyAccessor

Spring使用统一的属性访问外观--PropertyAccessor,主要包括属性可读和可写判断以及属性值的set和get。

PropertyAccessor类似BeanFactory,也是多层次结构,同样也是使用parent属性指向父层级。对于复合属性,会递归构建相应path的PropertyAccessor,依然以A.c.b1为例,其属性访问实体结构会是:
粘贴图片.png

它依赖两个实体,分别是PropertyValue和PropertyTokenHolder:

  • PropertyValue是属性名和值的键值对,属性名可以是一个简单属性,也可以是复合属性即表达式。
  • PropertyTokenHolder是对属性path解析的结果,解析后有actualName、canonicalName和keys三个属性,分别指实际名称、规范名称和属性下标。在上面例子中,三者分别是:
    path.png

当前层级的PropertyAccessor通过actualName(实际就是对象属性名)就可以找到相应的属性描述,并据此展开一系列处理,例如绑定值到集合的某个元素等等。

主要实体关系

  • Introspector, BeanInfo, PropertyEditor以及PropertyDescriptor四架马车在Spring beans体系中依然存在, 但是后两者扮演的角色却大幅下降:

    • Descriptor被封装在PropertyHandler外观中,后者基于前者感知property类型、名称以及setter和getter等信息。
    • Editor被放入专门的registry管理去除对descriptor和默认属性编辑器管理器的依赖。registry同时维护了默认和客户化两类editor缓存,客户化缓存有两类--类型映射(type->editor)和属性名映射(name->editor),而默认缓存则只有类型映射。
  • TypeConvertDelegator,属性值类型转换器,依赖TypeDescriptor和PropertyEditor,前者描述属性类型信息,包括属性本身以及泛化参数(数组、集合以及map等的元素)类型信息;后者则set以及get属性值。
  • CachedIntrospectionResults是个多级缓存,结构如(类型->(属性名->属性描述实体))。在构造时传入类型,它通过Introspector获取BeanInfo,再使用后者获取所有PropertyDescriptor,然后将属性名和描述的关系缓存到该类型层级的缓存之下。
  • BeanWrapper同时继承PropertyAccessor和PropertyEditorRegistry,类似DefaultlListableBeanFactory也是个适配器,既管理editor的注册及发现又可以编辑处理相应属性。因此BeanWrapper可以方便获取内置管理的属性编辑器编辑相应属性:

    • 关联类型转换器,转换器由它构造且在构造时将自身作为转换器所需的registry传入,这也几乎与DefaultlListableBeanFactory和BeanDefinitionReader的关系一致。转换器用于注入属性的类型转换,它依赖类型描述实体(TypeDescriptor),该实体依赖PropertyHandler,handler有属性相关的各类信息,可用于构造类型描述。TypeDescriptor和PropertyHandler的区别在于一个聚焦于属性的多个角度描述,另一个则聚焦于对类型的描述,可能是属性类型还可能是属性的泛化参数类型。
    • PropertyHandler持有属性getter和bean对象,通过反射即可获得属性值。属性访问实体通过handler获取属性当前值,并将PropertyValue注入。

实体交互

值绑定过程

  1. 首先从PropertyValue获取属性路径;
  2. 接着通过路径构造PropertyAccessor,基于不同路径可能会存在多层级情况;
  3. 使用actualName获取属性相应的PropertyHandler(PropertyDescriptor),并取得属性对象;

    1. 如果属性对象是集合类型,则循环keys,直到倒数第二层级。即如果是b1,返回的属性对象是b[1]这个map对象,这个map对象作为被绑定对象返回。
  4. 用绑定值绑定该属性对象,

    1. 如果绑定值和对象或集合元素类型不相符,则通过TypeConverterDelegator进行转换。
      值绑定过程.jpg

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