Spring Boot中@ConfigurationProperties注解实现原理源码解析

2022-01-15 00:43:42

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概述

不用说大家都知道Spring Boot非常的方便，快捷，让开发的同学简单的几行代码加上几行配置甚至零配置就能启动并使用一个项目，项目当中我们也可能经常使用 @ConfigurationProperties将某个Bean与properties配置当中的prefix相绑定，使配置值与定义配置的Bean分离，方便管理。
那么，这个@ConfigurationProperties是什么机制，如何实现的呢？我们今天来聊聊这个话题

正文

2.1 从EnableConfigurationProperties说起

为什么从EnableConfigurationProperties讲？ Spring Boot项目自身当中大量autoconfigure都是使用EnableConfigurationProperties注解启用XXXProperties功能，例如spring-data-redis的这个RedisAutoConfiguration

@Configuration
@ConditionalOnClass(RedisOperations.class)
@EnableConfigurationProperties(RedisProperties.class) //看这里
@Import({ LettuceConnectionConfiguration.class, JedisConnectionConfiguration.class })
public class RedisAutoConfiguration {

// ...

}
而RedisProperties中又带有注解@ConfigurationProperties(prefix = "spring.redis")，这样就将spring.redis这个前缀的配置项与RedisProperties 这个实体类进行了绑定。

2.2 EnableConfigurationProperties内部实现解析

说完来由，我们就来说说内部实现，先来看看

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Import(EnableConfigurationPropertiesImportSelector.class)
public @interface EnableConfigurationProperties {

Class<?>[] value() default {};

}
@Import(EnableConfigurationPropertiesImportSelector.class)指明了这个注解的处理类EnableConfigurationPropertiesImportSelector，查看EnableConfigurationPropertiesImportSelector源码

class EnableConfigurationPropertiesImportSelector implements ImportSelector {

private static final String[] IMPORTS = { ConfigurationPropertiesBeanRegistrar.class.getName(),
        ConfigurationPropertiesBindingPostProcessorRegistrar.class.getName() };

@Override
public String[] selectImports(AnnotationMetadata metadata) {
    return IMPORTS;
}

// 省略部分其他方法

}
我们先看这块关键部分返回了一个IMPORTS数组，数组中包含ConfigurationPropertiesBeanRegistrar.class，ConfigurationPropertiesBindingPostProcessorRegistrar.class两个元素
根据@Import及ImportSelector接口的原理（其原理可以参考同事写的一篇文章：相亲相爱的@Import和@EnableXXX），我们得知spring会初始化上面两个Registrar到spring容器当中，而两个Registrar均实现了ImportBeanDefinitionRegistrar接口，而ImportBeanDefinitionRegistrar会在处理Configuration时触发调用（其原理可以参考文章：这块找一篇文章），下面我们分别深入两个Registrar的源码：

ConfigurationPropertiesBeanRegistrar
ConfigurationPropertiesBindingPostProcessorRegistrar
2.2.1 ConfigurationPropertiesBindingPostProcessorRegistrar

直接看代码

public class ConfigurationPropertiesBindingPostProcessorRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar {

@Override
public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata importingClassMetadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
    if (!registry.containsBeanDefinition(ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor.BEAN_NAME)) {
        registerConfigurationPropertiesBindingPostProcessor(registry);
        registerConfigurationBeanFactoryMetadata(registry);
    }
}

private void registerConfigurationPropertiesBindingPostProcessor(BeanDefinitionRegistry registry) {
    GenericBeanDefinition definition = new GenericBeanDefinition();
    definition.setBeanClass(ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor.class);
    definition.setRole(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE);
    registry.registerBeanDefinition(ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor.BEAN_NAME, definition);
}

private void registerConfigurationBeanFactoryMetadata(BeanDefinitionRegistry registry) {
    GenericBeanDefinition definition = new GenericBeanDefinition();
    definition.setBeanClass(ConfigurationBeanFactoryMetadata.class);
    definition.setRole(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE);
    registry.registerBeanDefinition(ConfigurationBeanFactoryMetadata.BEAN_NAME, definition);
}

}
可以看到注册了两个Bean到spring容器

ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor
其实现如下接口： BeanPostProcessor, PriorityOrdered, ApplicationContextAware, InitializingBean
PriorityOrdered
Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE + 1保证前期执行，且非最先
ApplicationContextAware
获取到ApplicationContext设置到内部变量
InitializingBean
afterPropertiesSet方法在Bean创建时被调用，保证内部变量configurationPropertiesBinder被初始化，这个binder类就是使prefix与propertyBean进行值绑定的关键工具类
BeanPostProcessor postProcessBeforeInitialization方法处理具体的bind逻辑如下：

  @Override
  public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
      ConfigurationProperties annotation = getAnnotation(bean, beanName, ConfigurationProperties.class);
      if (annotation != null) {
          bind(bean, beanName, annotation);
      }
      return bean;
  }
  private void bind(Object bean, String beanName, ConfigurationProperties annotation) {
      ResolvableType type = getBeanType(bean, beanName);
      Validated validated = getAnnotation(bean, beanName, Validated.class);
      Annotation[] annotations = (validated != null) ? new Annotation[] { annotation, validated }
              : new Annotation[] { annotation };
      Bindable<?> target = Bindable.of(type).withExistingValue(bean).withAnnotations(annotations);
      try {
          // 在这里完成了，关键的prefix到PropertyBean的值绑定部分，所以各种@ConfigurationProperties注解最终生效就靠这部分代码了
          this.configurationPropertiesBinder.bind(target);
      }
      catch (Exception ex) {
          throw new ConfigurationPropertiesBindException(beanName, bean, annotation, ex);
      }
  }

ConfigurationBeanFactoryMetadata
如果某些Bean是通过FactoryBean创建，则该类用于保存FactoryBean的各种原信息，用于ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor当中的元数据查询，这里就不做展开
2.2.2 ConfigurationPropertiesBeanRegistrar

其实ConfigurationPropertiesBeanRegistrar是EnableConfigurationPropertiesImportSelector的静态内部类，在前面贴代码时被省略的部分，上代码

public static class ConfigurationPropertiesBeanRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar {

    @Override
    public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
        getTypes(metadata).forEach((type) -> register(registry, (ConfigurableListableBeanFactory) registry, type));
    }

    private List<Class<?>> getTypes(AnnotationMetadata metadata) {
        MultiValueMap<String, Object> attributes = metadata
                .getAllAnnotationAttributes(EnableConfigurationProperties.class.getName(), false);
        return collectClasses((attributes != null) ? attributes.get("value") : Collections.emptyList());
    }

    private List<Class<?>> collectClasses(List<?> values) {
        return values.stream().flatMap((value) -> Arrays.stream((Object[]) value)).map((o) -> (Class<?>) o)
                .filter((type) -> void.class != type).collect(Collectors.toList());
    }

    private void register(BeanDefinitionRegistry registry, ConfigurableListableBeanFactory beanFactory,
            Class<?> type) {
        String name = getName(type);
        if (!containsBeanDefinition(beanFactory, name)) {
            registerBeanDefinition(registry, name, type);
        }
    }

    private String getName(Class<?> type) {
        ConfigurationProperties annotation = AnnotationUtils.findAnnotation(type, ConfigurationProperties.class);
        String prefix = (annotation != null) ? annotation.prefix() : "";
        return (StringUtils.hasText(prefix) ? prefix + "-" + type.getName() : type.getName());
    }

    private void registerBeanDefinition(BeanDefinitionRegistry registry, String name, Class<?> type) {
        assertHasAnnotation(type);
        GenericBeanDefinition definition = new GenericBeanDefinition();
        definition.setBeanClass(type);
        registry.registerBeanDefinition(name, definition);
    }

    private void assertHasAnnotation(Class<?> type) {...}
    private boolean containsBeanDefinition(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory, String name) {...}
}

逻辑解读：
主逻辑入口（registerBeanDefinitions）
1 -> getTypes(metadata)拿到标注EnableConfigurationProperties注解的配置值，整理成List然后逐个处理 2 -> 对每个元素（Class）调用register方法处理
3 -> register方法通过类当中的ConfigurationProperties注解的prefix值加类名字作为beanName通过registry.registerBeanDefinition调用将Class<?>注册到registry当中
当标注注解@ConfigurationProperties的XXXProperties的BeanDefinition加入到registry中后，Bean的初始化就交给spring容器，而这个过程中前面提到的ConfigurationPropertiesBindingPostProcessorRegistrar就完成一系列的后置操作帮助我们完成最终的值绑定

总结

@ConfigurationProperties的整体处理过程，本文已经基本讲述完毕，现在大体总结一下： EnableConfigurationProperties完成ConfigurationPropertiesBindingPostProcessorRegistrar及ConfigurationPropertiesBeanRegistrar的引入其中：

ConfigurationPropertiesBeanRegistrar完成标注@ConfigurationProperties的类的查找并组装成BeanDefinition加入registry
ConfigurationPropertiesBindingPostProcessorRegistrar完成ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor及ConfigurationBeanFactoryMetadata
ConfigurationPropertiesBindingPostProcessor完成所有标注@ConfigurationProperties的Bean到prefix的properties值绑定
ConfigurationBeanFactoryMetadata仅用于提供上面处理中需要的一些元数据信息

作者其他文章

https://github.com/zrbcool/blog-public

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