springboot源码分析5-springboot之命令行参数以及原理

摘要： 本文我们重点分析一下 Spring框架中的SpringFactoriesLoader类以及META-INF/spring.factories的使用。在详细分析之前，我们可以思考一个问题？在我们设计一套API供别人调用的时候，如果同一个功能的要求特别多，或者同一个接口要面对很复杂的业务场景，这个时候我们该怎么办呢？其一：我们可以规范不同的系统调用，也就是传递一个系统标识；其二：我们在内部编码的时候可以使用不同的条件判断语句进行处理；其三：我们可以写几个策略类来来应对这个复杂的业务逻辑，比如同一个功能的实现，A实现类与B实现类的逻辑一点也不一样，但是目标是一样的，这个时候使用策略类是毋庸置疑的？上述的问题我们是在API层面进行处理的？那万一有一天让我们自己设计一套框架，然后让别人直接使用？我们该如何处理上述的这个问题呢？这个可能就涉及到SPI的一些规范了跟技巧了，比如同一套API可能有很多实现类，这个时候我们该如何内置一系列实现类供框架使用呢？或者让用户也可以自定义这些API的实现类，相互之间协作运转。带着这些问题我们看一下Spring框架中的SpringFactoriesLoader以及META-INF/spring.factories的使用。

1.1 属性配置

首先，我们来看一下属性的配置方式，在传统的开发模式中（无 springboot），属性文件的格式无外乎就是两种，第一种是XML，第二种是key、value形式（ properties 文件）。当然 springboot引入了yaml方式。这里我们重点看一下XML以及 properties 的定义以及获取方式。

1.1.1 properties方式

1.1.1.1.单个属性配置

首先，我们新建一个 shareniu-single.factories文件，该文件的目录结构如下图所示：

shareniu-single.factories的内容如下：

shareniu=http://www.shareniu.com/

1.1.1.2.多个属性配置

单个属性的定义比较简单，就是 key、value形式即可。对于同一个属性有多个值的定义格式如下：

com.example.demo.ch3.IShareniu=/

com.example.demo.ch3.ShareniuA,/

com.example.demo.ch3.ShareniuB

1.1.1.3.properties读取工具类

上述的属性定义完毕之后，我们写一个工具类进行测试，在这里我们直接调用了 PropertiesLoaderUtils类中的方法。实例代码如下：

1 public class PropertiesLoaderUtilsTest {

2  public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/shareniu-single.factories";

3  public static void main(String[] args) throws IOException {

4  Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadAllProperties(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION,null);

5  System.out.println(properties);

6  }

7 }

上述的代码直接调用了 PropertiesLoaderUtils类中的loadAllProperties方法，PropertiesLoaderUtils的全路径名称为： org . springframework . core . io . support .PropertiesLoaderUtils。该类位于spring-core-5.0.0.RC3.jar包中。

运行上面的代码，程序的输出如下：

{shareniu=http://www.shareniu.com/, com.example.demo.ch3.IShareniu=com.example.demo.ch3.ShareniuA,com.example.demo.ch3.ShareniuB}

果真我们自定义的属性都可以完美的获取到。

关于 PropertiesLoaderUtils.loadAllProperties的核心代码如下：

1 public static Properties loadAllProperties(String resourceName, @Nullable ClassLoader classLoader) throws IOException {

2  ClassLoader classLoaderToUse = classLoader;

3  if (classLoaderToUse == null) {

4  classLoaderToUse = ClassUtils.getDefaultClassLoader();

5  }

6  Enumeration<URL> urls = (classLoaderToUse != null ? classLoaderToUse.getResources(resourceName) :

7  ClassLoader.getSystemResources(resourceName));

8  Properties props = new Properties();

9  while (urls.hasMoreElements()) {

10  URL url = urls.nextElement();

11  URLConnection con = url.openConnection();

12  ResourceUtils.useCachesIfNecessary(con);

13  InputStream is = con.getInputStream();

14  try {

15  if (resourceName.endsWith(XML_FILE_EXTENSION)) {

16  props.loadFromXML(is);

17  }

18  else {

19  props.load(is);

20  }

21  }

22  finally {

23  is.close();

24  }

25  }

26  return props;

27  }

loadAllProperties方法，首先会根据类加载器去获取指定的资源（也就是我们调用的时候，传递的resourceName参数值）。然后判断资源的后缀是否为xml，如果后缀是xml则使用xml方式加载资源，否则都是用Properties方式进行资源的加载。

注意：虽然上述的代码我们指定的资源名称是： META-INF/shareniu-single.factories，但是上述的类加载器不仅扫描我们项目的META-INF/shareniu-single.factories，还会扫描当前类加载所加载的jar包中的META-INF/shareniu-single.factories文件。

1.1.2 xml 方式

了解了上述代码的处理逻辑之后，我们看一下 xml方式如何定义，shareniu.xml定义内容如下：

1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

2 <!DOCTYPE properties SYSTEM "http://java.sun.com/dtd/properties.dtd">

3 <properties>

4     <comment>shareniu xml 配置文件 </comment>  

5     <entry key="username">shareniu</entry>

6     <entry key="url">http://www.shareniu.com/</entry>

7 </properties>

运行上述的属性工具类，控制台的输出信息如下：

{url=http://www.shareniu.com/, username=shareniu}

1.2 SpringFactoriesLoader使用

了解了 XML以及 properties 的定义以及获取方式之后，接下来学习 SpringFactoriesLoader类就简单的多了。

首先，看一下 SpringFactoriesLoader类定义的方法如下所示：

1.  loadFactoryNames:加载指定的factoryClass并进行实例化。

2.  loadSpringFactories：加载指定的factoryClass。

3.  instantiateFactory：对指定的factoryClass进行实例化。

通过上文可知： loadFactoryNames方法内部直接调用loadSpringFactories方法，loadSpringFactories方法则会调用instantiateFactory方法。

loadSpringFactories方法内部会加载META-INF/spring.factories文件，这里加载的文件不仅包含项目中的，还包换我们项目环境所依赖的jar包中的META-INF/spring.factories文件。

1.现在，我们写一个简单的测试类，加载 spring.factories文件，实例代码如下：

spring.factories文件的内容如下所示：

com.example.demo.ch3.IShareniu=/

com.example.demo.ch3.ShareniuA,/

com.example.demo.ch3.ShareniuB

其中： IShareniu为接口，ShareniuA以及ShareniuB实现了IShareniu接口。结构如下图所示：

2. 自定义测试类并调用 SpringFactoriesLoader类中的相关方法，如下所示：

1 public class DemoApplication {

2  public static void main(String[] args) {

3  List<String> loadFactoryNames = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(IShareniu.class, null);

4  System.out.println(loadFactoryNames);

5  }

6 }

自行上述代码，程序的输出信息如下：

[com.example.demo.ch3.ShareniuA, com.example.demo.ch3.ShareniuB]

通过上述的代码可知，我们确实完成了自身项目中 META-INF/spring.factories文件的属性读取。

那我们能否能够通过 Spring框架实例化这些类呢？答案是肯定的？实例代码如下：

1 List<IShareniu> loadFactories = SpringFactoriesLoader.loadFactories(IShareniu.class, null);

2  System.out.println(loadFactories);

自行上述代码，程序的输出信息如下：

[com.example.demo.ch3.ShareniuA@53fd30, com.example.demo.ch3.ShareniuB@cbc42f]

loadFactories方法返回的已经是实例化完毕的对象了。

1.3 SpringFactoriesLoader原理

接下来，我们看一下 SpringFactoriesLoader类中的loadFactories方法，如下所示：

1 public static <T> List<T> loadFactories(Class<T> factoryClass, @Nullable ClassLoader classLoader) {

2  Assert.notNull(factoryClass, "'factoryClass' must not be null");

3  ClassLoader classLoaderToUse = classLoader;

4  if (classLoaderToUse == null) {

5  classLoaderToUse = SpringFactoriesLoader.class.getClassLoader();

6  }

7  List<String> factoryNames = loadFactoryNames(factoryClass, classLoaderToUse);

8  if (logger.isTraceEnabled()) {

9  logger.trace("Loaded [" + factoryClass.getName() + "] names: " + factoryNames);

10  }

11  List<T> result = new ArrayList<>(factoryNames.size());

12  for (String factoryName : factoryNames) {

13  result.add(instantiateFactory(factoryName, factoryClass, classLoaderToUse));

14  }

15  AnnotationAwareOrderComparator.sort(result);

16  return result;

17  }

loadFactories方法首先获取类加载器，然后调用loadFactoryNames方法获取所有的制定资源的名称集合、其次调用instantiateFactory方法实例化这些资源类并将其添加到result集合中。最后调用AnnotationAwareOrderComparator.sort方法进行集合的排序。

1.3.1 loadFactoryNames方法

loadFactoryNames方法核心代码如下：

18 public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.factories";

19 private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(@Nullable ClassLoader classLoader) {

20  MultiValueMap<String, String> result = cache.get(classLoader);

21  if (result != null)

22  return result;

23  try {

24  Enumeration<URL> urls = (classLoader != null ?

25  classLoader.getResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION) :

26  ClassLoader.getSystemResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION));

27  result = new LinkedMultiValueMap<>();

28  while (urls.hasMoreElements()) {

29  URL url = urls.nextElement();

30  UrlResource resource = new UrlResource(url);

31  Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);

32  for (Map.Entry<?, ?> entry : properties.entrySet()) {

33  List<String> factoryClassNames = Arrays.asList(

34  StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String) entry.getValue()));

35  result.addAll((String) entry.getKey(), factoryClassNames);

36  }

37  }

38  cache.put(classLoader, result);

39  return result;

40  }

41  catch (IOException ex) {

42  }

43  }

loadSpringFactories方法直接加载所有的META-INF/spring.factories文件内容，其内部还是调用PropertiesLoaderUtils.loadProperties方法进行处理。该方法前面我们也详细的演示了，再次不再累赘。

唯一需要了解的是，这个地方使用了缓存策略。

1.3.2 instantiateFactory方法

instantiateFactory方法的核心逻辑如下：

1  private static <T> T instantiateFactory(String instanceClassName, Class<T> factoryClass, ClassLoader classLoader) {

2  try {

3         Class<?> instanceClass = ClassUtils.forName(instanceClassName, classLoader);

4  if (!factoryClass.isAssignableFrom(instanceClass)) {

5                throw new IllegalArgumentException(

6  }

7  return (T) ReflectionUtils.accessibleConstructor(instanceClass).newInstance();

8  }

9  catch (Throwable ex) {

10  throw new IllegalArgumentException("Unable to instantiate factory class: " + factoryClass.getName(), ex);

11  }

12  }

直接调用了ClassUtils.forName方法，然后调用ReflectionUtils.accessibleConstructor方法进行实例对象进行对象的实例化工作，原来这里直接使用了反射技术进行对象的实例化工作。原来如此。

至此， XML以及 properties 的定义以及获取方式， SpringFactoriesLoader类的使用以及原理已经讲解完毕。

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