【死磕 Spring】—— IoC 之深入分析 PropertyPlaceholderConfigurer

本文主要基于 Spring 5.0.6.RELEASE

摘要: 原创出处 http://cmsblogs.com/?p=todo 「小明哥」，谢谢！

作为「小明哥」的忠实读者，「老艿艿」略作修改，记录在理解过程中，参考的资料。

在上文《【死磕 Spring】—— IoC 之深入分析 BeanFactoryPostProcessor》中，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。

1. PropertyResourceConfigurer

201809161001

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(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) 接口方法，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，它实现了 BeanFactoryPostProcessor 接口，代码如下：

// PropertyResourceConfigurer.java
// extends PropertiesLoaderSupport
// implements BeanFactoryPostProcessor, PriorityOrdered

@Override
public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
    try {
        // <1> 返回合并的 Properties 实例
        Properties mergedProps = mergeProperties();

        // Convert the merged properties, if necessary.
        // <2> 转换合并属性
        convertProperties(mergedProps);

        // Let the subclass process the properties.
        // <3> 子类处理
        processProperties(beanFactory, mergedProps);
    } catch (IOException ex) {
        throw new BeanInitializationException("Could not load properties", ex);
    }
}

<1> 处，调用 #mergeProperties() 方法，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。
<2> 处，调用 #convertProperties(Properties props) 方法，转换合并的值，其实就是将原始值替换为真正的值。
<3> 处，调用 #processProperties(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory, Properties props) 方法，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。代码如下：
// PropertyResourceConfigurer.java

protected abstract void processProperties(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory, Properties props)
throws BeansException;

2. PropertyPlaceholderConfigurer

在 PropertyPlaceholderConfigurer 中，重写 #processProperties(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory, Properties props) 方法，代码如下：

// PropertyPlaceholderConfigurer.java

@Override
protected void processProperties(ConfigurableListableBeanFactory beanFactoryToProcess, Properties props)
        throws BeansException {
    // <1> 创建 StringValueResolver 对象
    StringValueResolver valueResolver = new PlaceholderResolvingStringValueResolver(props);
    // <2> 处理
    doProcessProperties(beanFactoryToProcess, valueResolver);
}

2.1 PlaceholderResolvingStringValueResolver

对应 #processProperties(ConfigurableListableBeanFactory beanFactoryToProcess, Properties props) 方法的 <1> 处。

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(String strVal) 方法，用于解析 String 值。PlaceholderResolvingStringValueResolver 为其一个解析策略，构造方法如下：

// PropertyPlaceholderConfigurer.java
    
private class PlaceholderResolvingStringValueResolver implements StringValueResolver {
    
	private final PropertyPlaceholderHelper helper;
    
	private final PlaceholderResolver resolver;
    
	public PlaceholderResolvingStringValueResolver(Properties props) {
		this.helper = new PropertyPlaceholderHelper(
				placeholderPrefix, placeholderSuffix, valueSeparator, ignoreUnresolvablePlaceholders);
		this.resolver = new PropertyPlaceholderConfigurerResolver(props);
	}
	
	// ... 省略 resolveStringValue 方法
}

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(String strVa) 方法，用于返回占位符的替换值。
还有一个 PropertyPlaceholderHelper 工具 helper ，从名字上面看应该是进行替换的工具类。

2.2 doProcessProperties

对应 #processProperties(ConfigurableListableBeanFactory beanFactoryToProcess, Properties props) 方法的 <2> 处。

然后，得到 String 解析器的实例 valueResolver 后，则会调用 #doProcessProperties(ConfigurableListableBeanFactory beanFactoryToProcess, StringValueResolver valueResolver) 方法，来进行真值的替换操作。该方法在父类 PlaceholderConfigurerSupport 中实现，代码如下：

// PlaceholderConfigurerSupport.java
    
protected void doProcessProperties(ConfigurableListableBeanFactory beanFactoryToProcess,
        StringValueResolver valueResolver) {
    // <2.1> 创建 BeanDefinitionVisitor 对象
    BeanDefinitionVisitor visitor = new BeanDefinitionVisitor(valueResolver);
    
    String[] beanNames = beanFactoryToProcess.getBeanDefinitionNames();
    for (String curName : beanNames) {
        // 校验
        // Check that we're not parsing our own bean definition,
        // to avoid failing on unresolvable placeholders in properties file locations.
        if (!(curName.equals(this.beanName) // 1. 当前实例 PlaceholderConfigurerSupport 不在解析范围内
                && beanFactoryToProcess.equals(this.beanFactory))) { // 2. 同一个 Spring 容器
            BeanDefinition bd = beanFactoryToProcess.getBeanDefinition(curName);
            try {
                visitor.visitBeanDefinition(bd);
            } catch (Exception ex) {
                throw new BeanDefinitionStoreException(bd.getResourceDescription(), curName, ex.getMessage(), ex);
            }
        }
    }
    
    // New in Spring 2.5: resolve placeholders in alias target names and aliases as well.
    // <2.3> 别名的占位符
    beanFactoryToProcess.resolveAliases(valueResolver);
    
    // New in Spring 3.0: resolve placeholders in embedded values such as annotation attributes.
    // <2.4> 解析嵌入值的占位符，例如注释属性
    beanFactoryToProcess.addEmbeddedValueResolver(valueResolver);
}

<2.1> 处，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。
<2.2> 处，得到该容器的所有 BeanName，然后对其进行访问（ #visitBeanDefinition(BeanDefinition beanDefinition) 方法）。
<2.3> 处，解析别名的占位符。
<2.4> 处，解析嵌入值的占位符，例如注释属性。

2.2.1 visitBeanDefinition

这个方法的核心在于 #visitBeanDefinition(BeanDefinition beanDefinition) 方法的调用，代码如下：

// BeanDefinitionVisitor.java

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 。

2.2.2 visitPropertyValues

本篇文章的主题是 property ，所以关注 #visitPropertyValues(MutablePropertyValues pvs) 方法即可。代码如下：

// BeanDefinitionVisitor.java

protected void visitPropertyValues(MutablePropertyValues pvs) {
    PropertyValue[] pvArray = pvs.getPropertyValues();
    // 遍历 PropertyValue 数组
    for (PropertyValue pv : pvArray) {
        // 解析真值
        Object newVal = resolveValue(pv.getValue());
        if (!ObjectUtils.nullSafeEquals(newVal, pv.getValue())) {
            // 设置到 PropertyValue 中
            pvs.add(pv.getName(), newVal);
        }
    }
}

过程就是对属性数组进行遍历，调用 #resolveValue(Object value)方法，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。

2.2.2.1 resolveValue

#resolveValue(Object value) 方法，代码如下：

// BeanDefinitionVisitor.java

@Nullable
protected Object resolveValue(@Nullable Object value) {
	if (value instanceof BeanDefinition) {
		visitBeanDefinition((BeanDefinition) value);
	} else if (value instanceof BeanDefinitionHolder) {
		visitBeanDefinition(((BeanDefinitionHolder) value).getBeanDefinition());
	} else if (value instanceof RuntimeBeanReference) {
		RuntimeBeanReference ref = (RuntimeBeanReference) value;
		String newBeanName = resolveStringValue(ref.getBeanName());
		if (newBeanName == null) {
			return null;
		}
		if (!newBeanName.equals(ref.getBeanName())) {
			return new RuntimeBeanReference(newBeanName);
		}
	} else if (value instanceof RuntimeBeanNameReference) {
		RuntimeBeanNameReference ref = (RuntimeBeanNameReference) value;
		String newBeanName = resolveStringValue(ref.getBeanName());
		if (newBeanName == null) {
			return null;
		}
		if (!newBeanName.equals(ref.getBeanName())) {
			return new RuntimeBeanNameReference(newBeanName);
		}
	} else if (value instanceof Object[]) {
		visitArray((Object[]) value);
	} else if (value instanceof List) {
		visitList((List) value);
	} else if (value instanceof Set) {
		visitSet((Set) value);
	} else if (value instanceof Map) {
		visitMap((Map) value);
	} else if (value instanceof TypedStringValue) {
		TypedStringValue typedStringValue = (TypedStringValue) value;
		String stringValue = typedStringValue.getValue();
		if (stringValue != null) {
			String visitedString = resolveStringValue(stringValue);
			typedStringValue.setValue(visitedString);
		}
	// 由于 Properties 中的是 String，所以重点在此处
	} 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。

2.2.2.2 resolveStringValue

#resolveStringValue(String strVal) 方法，代码如下：

// BeanDefinitionVisitor.java

@Nullable
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");
	}
	// 解析真值
	String resolvedValue = this.valueResolver.resolveStringValue(strVal);
	// Return original String if not modified.
	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(String strVal) 方法，代码如下：

// PropertyPlaceholderConfigurer.java
// 内部类 PlaceholderResolvingStringValueResolver.java

@Override
@Nullable
public String resolveStringValue(String strVal) throws BeansException {
    // 解析真值
	String resolved = this.helper.replacePlaceholders(strVal, this.resolver);
	// trim
	if (trimValues) {
		resolved = resolved.trim();
	}
	// 返回真值
	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：

// PlaceholderConfigurerSupport.java
	
/** Default placeholder prefix: {@value}. */
public static final String DEFAULT_PLACEHOLDER_PREFIX = "${";
/** Default placeholder suffix: {@value}. */
public static final String DEFAULT_PLACEHOLDER_SUFFIX = "}";
/** Default value separator: {@value}. */
public static final String DEFAULT_VALUE_SEPARATOR = ":";


/** Defaults to {@value #DEFAULT_PLACEHOLDER_PREFIX}. */
protected String placeholderPrefix = DEFAULT_PLACEHOLDER_PREFIX;
/** Defaults to {@value #DEFAULT_PLACEHOLDER_SUFFIX}. */
protected String placeholderSuffix = DEFAULT_PLACEHOLDER_SUFFIX;
/** Defaults to {@value #DEFAULT_VALUE_SEPARATOR}. */
@Nullable
protected String valueSeparator = DEFAULT_VALUE_SEPARATOR;

2.2.2.3 replacePlaceholders

调用 PropertyPlaceholderHelper 的 #replacePlaceholders(String value, PlaceholderResolver placeholderResolver) 方法，进行占位符替换，代码如下：

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

调用 #parseStringValue(String value, PlaceholderResolver placeholderResolver, Set<String> visitedPlaceholders) 方法，这个方法是这篇博客最核心的地方，${} 占位符的替换。代码如下：

// PropertyPlaceholderHelper.java

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");
            }
            // Recursive invocation, parsing placeholders contained in the placeholder key.
            // 解析占位符键中包含的占位符，真正的值
            placeholder = parseStringValue(placeholder, placeholderResolver, visitedPlaceholders);
            // Now obtain the value for the fully resolved key...
            // 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) {
                // Recursive invocation, parsing placeholders contained in the
                // previously resolved placeholder value.
                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) {
                // Proceed with unprocessed value.
                // 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();
}

获取占位符前缀 "${" 的索引位置 startIndex 。
如果前缀 "${" 存在，则从 “{” 后面开始获取占位符后缀 “}” 的索引位置 endIndex 。
如果前缀 “${” 和后缀 "}" 都存在，则截取中间部分 placeholder 。
从 Properties 中获取 placeHolder 对应的值 propVal 。
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
返回 propVal，也就是 Properties 中对应的值。

3. 小结

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。