三万字盘点Spring 9大核心基础功能（上篇）

大家好，我是三友~~

今天来跟大家聊一聊Spring的9大核心基础功能。

其实最近有小伙伴私信问我怎么不写文章了，催更来了

其实我不是不写，而是一直在写这篇文章，只不过令我没想到的是，从前期的选题、准备、翻源码、动手到写完，前后跨度接近一个月的时间，花了好几个周末，写了三万字，最终才算完成。

所以如果本篇文章对你有所帮助，还请多多点赞、转发、在看，非常感谢！！

话不多说，先上目录

友情提示，本文过长，建议收藏，嘿嘿嘿！

资源管理

资源管理是Spring的一个核心的基础功能，不过在说Spring的资源管理之前，先来简单说一下Java中的资源管理。

Java资源管理

Java中的资源管理主要是通过​​java.net.URL​​​来实现的，通过URL的​​openConnection​​方法可以对资源打开一个连接，通过这个连接读取资源的内容。

资源不仅仅指的是网络资源，还可以是本地文件、一个jar包等等。

1、来个Demo

举个例子，比如你想到访问​​www.baidu.com​​这个百度首页网络资源，那么此时就可以这么写

public class JavaResourceDemo {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //构建URL 指定资源的协议为http协议
        URL url = new URL("http://www.baidu.com");
        //打开资源连接
        URLConnection urlConnection = url.openConnection();
        //获取资源输入流
        InputStream inputStream = urlConnection.getInputStream();
        //通过hutool工具类读取流中数据
        String content = IoUtil.read(new InputStreamReader(inputStream));
        System.out.println(content);
    }

}

解释一下上面代码的意思：

• 首先构建一个URL，指定资源的访问协议为http协议
• 通过URL打开一个资源访问连接，然后获取一个输入流，读取内容

运行结果

成功读取到百度首页的数据。

当然，也可以通过URL访问本地文件资源，在创建URL的时候只需要指定协议类型为​​file://​​和文件的路径就行了

URL url = new URL("file://" + "文件的路径");

这种方式这里我就不演示了。

其实这种方式实际上最终也是通过​​FileInputStream​​来读取文件数据的，不信你可以自己debug试试。

2、原理

每种协议的URL资源都需要一个对应的一个URLStreamHandler来处理。

URLStreamHandler

比如说，​​http://​​​协议有对应的URLStreamHandler的实现，​​file://​​协议的有对应的URLStreamHandler的实现。

Java除了支持​​http://​​​和​​file://​​协议之外，还支持其它的协议，如下图所示：

对于的URLStreamHandler如下图所示

当在构建URL的时候，会去解析资源的访问协议，根据访问协议找到对应的URLStreamHandler的实现。

当然，除了Java本身支持的协议之外，我们还可以自己去扩展这个协议，大致只需要两步即可：

• 实现URLConnection，可以通过这个连接读取资源的内容
• 实现URLStreamHandler，通过URLStreamHandler可以获取到URLConnection

不过需要注意的是，URLStreamHandler的实现需要放在​​sun.net.www.protocol.协议名称​​​包下，类名必须是​​Handler​​​，这也是为什么截图中的实现类名都叫​​Handler​​的原因。

当然如果不放在指定的包下也可以，但是需要实现​​java.net.URLStreamHandlerFactory​​接口。

对于扩展我就不演示了，如果你感兴趣可以自行谷歌一下。

Spring资源管理

虽然Java提供了标准的资源管理方式，但是Spring并没有用，而是自己搞了一套资源管理方式。

1、资源抽象

在Spring中，资源大致被抽象为两个接口

• Resource：可读资源，可以获取到资源的输入流
• WritableResource：读写资源，除了资源输入流之外，还可以获取到资源的输出流

Resource

Resource接口继承了InputStreamSource接口，而InputStreamSource接口可以获取定义了获取输入流的方法

WritableResource

​​WritableResource​​​继承了​​Resource​​接口，可以获取到资源的输出流，因为有的资源不仅可读，还可写，就比如一些本地文件的资源，往往都是可读可写的

​​Resource​​的实现很多，这里我举几个常见的：

• FileSystemResource：读取文件系统的资源
• UrlResource：前面提到的Java的标准资源管理的封装，底层就是通过URL来访问资源
• ClassPathResource：读取classpath路径下的资源
• ByteArrayResource：读取静态字节数组的数据

比如，想要通过Spring的资源管理方式来访问前面提到百度首页网络资源，就可以这么写

//构建资源
Resource resource = new UrlResource("http://www.baidu.com");
//获取资源输入流
InputStream inputStream = resource.getInputStream();

如果是一个本地文件资源，那么除了可以使用UrlResource，也可以使用FileSystemResource，都是可以的。

2、资源加载

虽然​​Resource​​​有很多实现，但是在实际使用中，可能无法判断使用具体的哪个实现，所以Spring提供了​​ResourceLoader​​资源加载器来根据资源的类型来加载资源。

ResourceLoader

通过​​getResource​​方法，传入一个路径就可以加载到对应的资源，而这个路径不一定是本地文件，可以是任何可加载的路径。

​​ResourceLoader​​​有个唯一的实现​​DefaultResourceLoader​​

比如对于上面的例子，就可以通过​​ResourceLoader​​来加载资源，而不用直接new具体的实现了

//创建ResourceLoader
ResourceLoader resourceLoader = new DefaultResourceLoader();
//获取资源
Resource resource = resourceLoader.getResource("http://www.baidu.com");

除了​​ResourceLoader​​​之外，还有一个​​ResourcePatternResolver​​可以加载资源

​​ResourcePatternResolver​​​继承了​​ResourceLoader​​

通过​​ResourcePatternResolver​​​提供的方法可以看出，他可以加载多个资源，支持使用通配符的方式，比如​​classpath*:​​，就可以加载所有classpath的资源。

​​ResourcePatternResolver​​​只有一个实现​​PathMatchingResourcePatternResolver​​

PathMatchingResourcePatternResolver

3、小结

到这就讲完了Spring的资源管理，这里总结一下本节大致的内容

Java的标准资源管理：

• URL
• URLStreamHandler

Spring的资源管理：

• 资源抽象：Resource 、WritableResource
• 资源加载：ResourceLoader 、ResourcePatternResolver

Spring的资源管理在Spring中用的很多，比如在SpringBoot中，​​application.yml​​的文件就是通过ResourceLoader加载成Resource，之后再读取文件的内容的。

环境

上一节末尾举的例子中提到，SpringBoot配置文件是通过ResourceLoader来加载配置文件，读取文件的配置内容

那么当配置文件都加载完成之后，这个配置应该存到哪里，怎么能够读到呢？

这就引出了Spring框架中的一个关键概念，环境，它其实就是用于管理应用程序配置的。

1、Environment

Environment就是环境抽象出来的接口

Environment继承PropertyResolver

public interface PropertyResolver {

    boolean containsProperty(String key);

    String getProperty(String key);

    <T> T getProperty(String key, Class<T> targetType);

    <T> T getRequiredProperty(String key, Class<T> targetType) throws IllegalStateException;

    String resolvePlaceholders(String text);

}

如上是PropertyResolver提供的部分方法，这里简单说一下上面方法的作用

• ​​getProperty(String key)​​，很明显是通过配置的key获取对应的value值
• ​​getProperty(String key, Class<T> targetType)​​​，这是获取配置，并转换成对应的类型，比如你获取的是个字符串的​​"true"​​​，这里就可以给你转换成布尔值的​​true​​，具体的底层实现留到下一节讲
• ​​resolvePlaceholders(String text)​​​，这类方法可以处理​​${...}​​​占位符，也就是先取出​​${...}​​占位符中的key，然后再通过key获取到值

所以Environment主要有一下几种功能：

• 根据key获取配置
• 获取到指定类型的配置
• 处理占位符

来个demo

先在​​application.yml​​的配置文件中加入配置

测试代码如下

@SpringBootApplication
public class EnvironmentDemo {

    public static void main(String[] args){
        ConfigurableApplicationContext applicationContext = SpringApplication.run(EnvironmentDemo.class, args);

        //从ApplicationContext中获取到ConfigurableEnvironment
        ConfigurableEnvironment environment = applicationContext.getEnvironment();

        //获取name属性对应的值
        String name = environment.getProperty("name");
        System.out.println("name = " + name);
    }

}

启动应用，获取到ConfigurableEnvironment对象，再获取到值

ConfigurableEnvironment是Environment子接口，通过命名也可以知道，他可以对Environment进行一些功能的配置。

运行结果：

name = 三友的java日记

2、配置属性源PropertySource

PropertySource是真正存配置的地方，属于配置的来源，它提供了一个统一的访问接口，使得应用程序可以以统一的方式获取配置获取到属性。

PropertySource

来个简单demo

public class PropertySourceDemo {

    public static void main(String[] args){

        Map<String, Object> source = new HashMap<>();
        source.put("name", "三友的java日记");

        PropertySource<Map<String, Object>> propertySource = new MapPropertySource("myPropertySource", source);

        Object name = propertySource.getProperty("name");

        System.out.println("name = " + name);
    }

}

简单说一下上面代码的意思

• 首先创建了一个map，就是配置来源，往里面添加了一个配置key-value
• 创建了一个PropertySource，使用的实现是MapPropertySource，需要传入配置map，所以最终获取到属性不用想就知道是从map中获取的

最后成获取到属性

除了MapPropertySource之外，还有非常多的实现

PropertySource实现

比如CommandLinePropertySource，它其实就封装了通过命令启动时的传递的配置参数

既然PropertySource才是真正存储配置的地方，那么Environment获取到的配置真正也就是从PropertySource获取的，并且他们其实是一对多的关系

其实很好理解一对多的关系，因为一个应用程序的配置可能来源很多地方，比如在SpringBoot环境底下，除了我们自定义的配置外，还有比如系统环境配置等等，这些都可以通过Environment获取到

当从Environment中获取配置的时候，会去遍历所有的PropertySource，一旦找到配置key对应的值，就会返回

所以，如果有多个PropertySource都含有同一个配置项的话，也就是配置key相同，那么获取到的配置是从排在前面的PropertySource的获取的

这就是为什么，当你在配置文件配置username属性时获取到的却是系统变量username对应的值，因为系统的PropertySource排在配置文件对应的PropertySource之前

3、SpringBoot是如何解析配置文件

SpringBoot是通过PropertySourceLoader来解析配置文件的

load方法的第二个参数就是我们前面提到的资源接口Resource

通过Resource就可以获取到配置文件的输入流，之后就可以读取到配置文件的内容，再把配置文件解析成多个PropertySource，之后把PropertySource放入到Environment中，这样我们就可以通过Environment获取到配置文件的内容了。

PropertySourceLoader默认有两个实现，分别用来解析​​properties​​​和​​yml​​格式的配置文件

此时，上面的图就可以优化成这样

类型转换

在上一节介绍Environment时提到了它的​​getProperty(String key, Class<T> targetType)​​可以将配置的字符串转换成对应的类型，那么他是如何转换的呢？

这就跟本文要讲的Spring类型转换机制有关了

1、类型转换API

Spring类型转换主要涉及到以下几个api：

• PropertyEditor
• Converter
• GenericConverter
• ConversionService
• TypeConverter

接下来我会来详细介绍这几个api的原理和他们之间的关系。

1.1、PropertyEditor

PropertyEditor并不是Spring提供的api，而是JDK提供的api，他的主要作用其实就是将String类型的字符串转换成Java对象属性值。

public interface PropertyEditor {

    void setValue(Object value);

    Object getValue();

    String getAsText();

    void setAsText(String text) throws java.lang.IllegalArgumentException;

}

就拿项目中常用的​​@Value​​​来举例子，当我们通过​​@Value​​注解的方式将配置注入到字段时，大致步骤如下图所示：

• 取出​​@Value​​配置的key
• 根据​​@Value​​​配置的key调用Environment的​​resolvePlaceholders(String text)​​方法，解析占位符，找到配置文件中对应的值
• 调用PropertyEditor将对应的值转换成注入的属性字段类型，比如注入的字段类型是数字，那么就会将字符串转换成数字

在转换的过程中，Spring会先调用PropertyEditor的setAsText方法将字符串传入，然后再调用getValue方法获取转换后的值。

Spring提供了很多PropertyEditor的实现，可以实现字符串到多种类型的转换

在这么多实现中，有一个跟我们前面提到的Resource有关的实现​​ResourceEditor​​，它是将字符串转换成Resource对象

ResourceEditor

也就是说，可以直接通过@Value的方式直接注入一个Resource对象，就像下面这样

@Value("http://www.baidu.com")
private Resource resource;

其实归根到底，底层也是通过ResourceLoader来加载的，这个结论是不变的。

所以，如果你想知道@Value到底支持注入哪些字段类型的时候，看看PropertyEditor的实现就可以了，当然如果Spring自带的都不满足你的要求，你可以自己实现PropertyEditor，比如把String转成Date类型，Spring就不支持。

1.2、Converter

由于PropertyEditor局限于字符串的转换，所以Spring在后续的版本中提供了叫Converter的接口，他也用于类型转换的，相比于PropertyEditor更加灵活、通用

Converter

Converter是个接口，泛型S是被转换的对象类型，泛型T是需要被转成的类型。

同样地，Spring也提供了很多Converter的实现

这些主要包括日期类型的转换和String类型转换成其它的类型

1.3、GenericConverter

GenericConverter也是类型转换的接口

这个接口的主要作用是可以处理带有泛型类型的转换，主要的就是面向集合数组转换操作，从Spring默认提供的实现就可以看出

那Converter跟GenericConverter有什么关系呢？

这里我举个例子，假设现在需要将将源集合​​Collection<String>​​​转换成目标集合​​Collection<Date>​​

假设现在有个String转换成Date类型的Converter，咱就叫StringToDateConverter，那么整个转换过程如下：

• 首先会找到GenericConverter的一个实现CollectionToCollectionConverter，从名字也可以看出来，是将一个几个转换成另一个集合
• 然后遍历源集合​​Collection<String>​​，取出元素
• 根据目标集合泛型Date，找到StringToDateConverter，将String转换成Date，将转换的Date存到一个新的集合
• 返回这个新的集合，这样就实现了集合到集合的转换

所以通过这就可以看出Converter和GenericConverter其实是依赖关系

1.4、ConversionService

对于我们使用者来说，不论是Converter还是GenericConverter，其实都是类型转换的，并且类型转换的实现也很多，所以Spring为了方便我们使用Converter还是GenericConverter，提供了一个门面接口ConversionService

ConversionService

我们可以直接通过ConversionService来进行类型转换，而不需要面向具体的Converter或者是GenericConverter

ConversionService有一个基本的实现GenericConversionService

GenericConversionService

同时GenericConversionService还实现了ConverterRegistry的接口

ConverterRegistry提供了对Converter和GenericConverter进行增删改查的方法。

ConverterRegistry

这样就可以往ConversionService中添加Converter或者是GenericConverter了，因为最终还是通过Converter和GenericConverter来实现转换的

但是我们一般不直接用GenericConversionService，而是用DefaultConversionService或者是ApplicationConversionService（SpringBoot环境底下使用）

因为DefaultConversionService和ApplicationConversionService在创建的时候，会添加很多Spring自带的Converter和GenericConverter，就不需要我们手动添加了。

1.5、TypeConverter

TypeConverter其实也是算是一个门面接口，他也定义了转换方法

他是将PropertyEditor和ConversionService进行整合，方便我们同时使用PropertyEditor和ConversionService

convertIfNecessary方法会去调用PropertyEditor和ConversionService进行类型转换，值得注意的是，优先使用PropertyEditor进行转换，如果没有找到对应的PropertyEditor，会使用ConversionService进行转换

TypeConverter有个简单的实现SimpleTypeConverter，这里来个简单的demo

public class TypeConverterDemo {

    public static void main(String[] args){
        SimpleTypeConverter typeConverter = new SimpleTypeConverter();

        //设置ConversionService
        typeConverter.setConversionService(DefaultConversionService.getSharedInstance());

        //将字符串"true"转换成Boolean类型的true
        Boolean b = typeConverter.convertIfNecessary("true", Boolean.class);
        System.out.println("b = " + b);
    }

}

这里需要注意，ConversionService需要我们手动设置，但是PropertyEditor不需要，因为SimpleTypeConverter默认会去添加PropertyEditor的实现。

小结

到这就讲完了类型转换的常见的几个api，这里再简单总结一下：

• PropertyEditor：String转换成目标类型
• Converter：用于一个类型转换成另一个类型
• GenericConverter：用于处理泛型的转换，主要用于集合
• ConversionService：门面接口，内部会调用Converter和GenericConverter
• TypeConverter：门面接口，内部会调用PropertyEditor和ConversionService

画张图来总结他们之间的关系

前面在举@Value的例子时说，类型转换是根据PropertyEditor来的，其实只说了一半，因为底层实际上是根据TypeConverter来转换的，所以@Value类型转换时也能使用ConversionService类转换，所以那张图实际上应该这么画才算对

2、Environment中到底是如何进行类型转换的？

这里我们回到开头提到的话题，Environment中到底是如何进行类型转换的，让我们看看Environment类的接口体系

Environment有个子接口ConfigurableEnvironment中，前面也提到过

它继承了ConfigurablePropertyResolver接口

而ConfigurablePropertyResolver有一个​​setConversionService​​方法

所以从这可以看出，Environment底层实际上是通过ConversionService实现类型转换的

这其实也就造成了一个问题，因为ConversionService和PropertyEditor属于并列关系，那么就会导致Environment无法使用PropertyEditor来进行类型转换，也就会丧失部分Spring提供的类型转换功能，就比如无法通过Environment将String转换成Resource对象，因为Spring没有实现String转换成Resource的Converter

当然你可以自己实现一个String转换成Resource的Converter，然后添加到ConversionService，之后Environment就支持String转换成Resource了。

文章转载自公众号：三友的java日记