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Spring Boot 基础系列：实现一个自定义配置加载器（应用篇）

【SpringBoot 基础系列】实现一个自定义配置加载器（应用篇）

Spring 中提供了 @Value 注解，用来绑定配置，可以实现从配置文件中，读取对应的配置并赋值给成员变量；某些时候，我们的配置可能并不是在配置文件中，如存在 db/redis/其他文件/第三方配置服务，本文将手把手教你实现一个自定义的配置加载器，并支持 @Value 的使用姿势

I. 环境 & 方案设计

1. 环境

SpringBoot 2.2.1.RELEASE
IDEA + JDK8

2. 方案设计

自定义的配置加载，有两个核心的角色

配置容器 MetaValHolder ：与具体的配置打交道并提供配置
配置绑定 @MetaVal ：类似 @Value 注解，用于绑定类属性与具体的配置，并实现配置初始化与配置变更时的刷新

上面 @MetaVal 提到了两点，一个是初始化，一个是配置的刷新，接下来可以看一下如何支持这两点

a. 初始化

初始化的前提是需要获取到所有修饰有这个注解的成员，然后借助 MetaValHolder 来获取对应的配置，并初始化

为了实现上面这一点，最好的切入点是在 Bean 对象创建之后，获取 bean 的所有属性，查看是否标有这个注解，可以借助 InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter 来实现

b. 刷新

当配置发生变更时，我们也希望绑定的属性也会随之改变，因此我们需要保存 配置 与 bean属性 之间的绑定关系

配置变更 与 bean属性的刷新 这两个操作，我们可以借助 Spring 的事件机制来解耦，当配置变更时，抛出一个 MetaChangeEvent 事件，我们默认提供一个事件处理器，用于更新通过 @MetaVal 注解绑定的 bean 属性

使用事件除了解耦之外，另一个好处是更加灵活，如支持用户对配置使用的扩展

II. 实现

1. MetaVal 注解

提供配置与 bean 属性的绑定关系，我们这里仅提供一个根据配置名获取配置的基础功能，有兴趣的小伙伴可以自行扩展支持 SPEL

@Target({ElementType.FIELD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Inherited
@Documented
public @interface MetaVal {

    /**
     * 获取配置的规则
     *
     * @return
     */
    String value() default "";

    /**
     * meta value转换目标对象；目前提供基本数据类型支持
     *
     * @return
     */
    MetaParser parser() default MetaParser.STRING_PARSER;
}

请注意上面的实现，除了 value 之外，还有一个 parser，因为我们的配置 value 可能是 String，当然也可能是其他的基本类型如 int，boolean；所以提供了一个基本的类型转换器

public interface IMetaParser<T> {
    T parse(String val);
}

public enum MetaParser implements IMetaParser {
    STRING_PARSER {
        @Override
        public String parse(String val) {
            return val;
        }
    },

    SHORT_PARSER {
        @Override
        public Short parse(String val) {
            return Short.valueOf(val);
        }
    },

    INT_PARSER {
        @Override
        public Integer parse(String val) {
            return Integer.valueOf(val);
        }
    },

    LONG_PARSER {
        @Override
        public Long parse(String val) {
            return Long.valueOf(val);
        }
    },

    FLOAT_PARSER {
        @Override
        public Object parse(String val) {
            return null;
        }
    },

    DOUBLE_PARSER {
        @Override
        public Object parse(String val) {
            return Double.valueOf(val);
        }
    },

    BYTE_PARSER {
        @Override
        public Byte parse(String val) {
            if (val == null) {
                return null;
            }
            return Byte.valueOf(val);
        }
    },

    CHARACTER_PARSER {
        @Override
        public Character parse(String val) {
            if (val == null) {
                return null;
            }
            return val.charAt(0);
        }
    },

    BOOLEAN_PARSER {
        @Override
        public Boolean parse(String val) {
            return Boolean.valueOf(val);
        }
    };
}

2. MetaValHolder

提供配置的核心类，我们这里只定义了一个接口，具体的配置获取与业务需求相关

public interface MetaValHolder {
    /**
     * 获取配置
     *
     * @param key
     * @return
     */
    String getProperty(String key);
}

为了支持配置刷新，我们提供一个基于 Spring 事件通知机制的抽象类

public abstract class AbstractMetaValHolder implements MetaValHolder, ApplicationContextAware {

    protected ApplicationContext applicationContext;

    public void updateProperty(String key, String value) {
        String old = this.doUpdateProperty(key, value);
        this.applicationContext.publishEvent(new MetaChangeEvent(this, key, old, value));
    }

    /**
     * 更新配置
     *
     * @param key
     * @param value
     * @return
     */
    public abstract String doUpdateProperty(String key, String value);

    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        this.applicationContext = applicationContext;
    }
}

3. `MetaValueRegister` 配置绑定与初始化

这个类，主要提供扫描所有的 bean，并获取到 @MetaVal 修饰的属性，并初始化

public class MetaValueRegister extends InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter {

    private MetaContainer metaContainer;

    public MetaValueRegister(MetaContainer metaContainer) {
        this.metaContainer = metaContainer;
    }

    @Override
    public boolean postProcessAfterInstantiation(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        processMetaValue(bean);
        return super.postProcessAfterInstantiation(bean, beanName);
    }

    /**
     * 扫描bean的所有属性，并获取@MetaVal修饰的属性
     * @param bean
     */
    private void processMetaValue(Object bean) {
        try {
            Class clz = bean.getClass();
            MetaVal metaVal;
            for (Field field : clz.getDeclaredFields()) {
                metaVal = field.getAnnotation(MetaVal.class);
                if (metaVal != null) {
                    // 缓存配置与Field的绑定关系，并初始化
                    metaContainer.addInvokeCell(metaVal, bean, field);
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            System.exit(-1);
        }
    }
}

请注意，上面核心点在 metaContainer.addInvokeCell(metaVal, bean, field); 这一行

4. MetaContainer

配置容器，保存配置与 field 映射关系，提供配置的基本操作

@Slf4j
public class MetaContainer {
    private MetaValHolder metaValHolder;

    // 保存配置与Field之间的绑定关系
    private Map<String, Set<InvokeCell>> metaCache = new ConcurrentHashMap<>();

    public MetaContainer(MetaValHolder metaValHolder) {
        this.metaValHolder = metaValHolder;
    }

    public String getProperty(String key) {
        return metaValHolder.getProperty(key);
    }

    // 用于新增绑定关系并初始化
    public void addInvokeCell(MetaVal metaVal, Object target, Field field) throws IllegalAccessException {
        String metaKey = metaVal.value();
        if (!metaCache.containsKey(metaKey)) {
            synchronized (this) {
                if (!metaCache.containsKey(metaKey)) {
                    metaCache.put(metaKey, new HashSet<>());
                }
            }
        }

        metaCache.get(metaKey).add(new InvokeCell(metaVal, target, field, getProperty(metaKey)));
    }

    // 配置更新
    public void updateMetaVal(String metaKey, String oldVal, String newVal) {
        Set<InvokeCell> cacheSet = metaCache.get(metaKey);
        if (CollectionUtils.isEmpty(cacheSet)) {
            return;
        }

        cacheSet.forEach(s -> {
            try {
                s.update(newVal);
                log.info("update {} from {} to {}", s.getSignature(), oldVal, newVal);
            } catch (IllegalAccessException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
    }

    @Data
    public static class InvokeCell {
        private MetaVal metaVal;

        private Object target;

        private Field field;

        private String signature;

        private Object value;

        public InvokeCell(MetaVal metaVal, Object target, Field field, String value) throws IllegalAccessException {
            this.metaVal = metaVal;
            this.target = target;
            this.field = field;
            field.setAccessible(true);
            signature = target.getClass().getName() + "." + field.getName();
            this.update(value);
        }

        public void update(String value) throws IllegalAccessException {
            this.value = this.metaVal.parser().parse(value);
            field.set(target, this.value);
        }
    }

}

5. Event/Listener

接下来就是事件通知机制的支持了

MetaChangeEvent 配置变更事件，提供基本的三个信息，配置 key，原 value，新 value

@ToString
@EqualsAndHashCode
public class MetaChangeEvent extends ApplicationEvent {
    private static final long serialVersionUID = -9100039605582210577L;
    private String key;

    private String oldVal;

    private String newVal;


    /**
     * Create a new {@code ApplicationEvent}.
     *
     * @param source the object on which the event initially occurred or with
     *               which the event is associated (never {@code null})
     */
    public MetaChangeEvent(Object source) {
        super(source);
    }

    public MetaChangeEvent(Object source, String key, String oldVal, String newVal) {
        super(source);
        this.key = key;
        this.oldVal = oldVal;
        this.newVal = newVal;
    }

    public String getKey() {
        return key;
    }

    public String getOldVal() {
        return oldVal;
    }

    public String getNewVal() {
        return newVal;
    }
}

MetaChangeListener 事件处理器，刷新@MetaVal 绑定的配置

public class MetaChangeListener implements ApplicationListener<MetaChangeEvent> {
    private MetaContainer metaContainer;

    public MetaChangeListener(MetaContainer metaContainer) {
        this.metaContainer = metaContainer;
    }

    @Override
    public void onApplicationEvent(MetaChangeEvent event) {
        metaContainer.updateMetaVal(event.getKey(), event.getOldVal(), event.getNewVal());
    }
}

6. bean 配置

上面五步，一个自定义的配置加载器基本上就完成了，剩下的就是 bean 的声明

@Configuration
public class DynamicConfig {

    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean(MetaValHolder.class)
    public MetaValHolder metaValHolder() {
        return key -> null;
    }

    @Bean
    public MetaContainer metaContainer(MetaValHolder metaValHolder) {
        return new MetaContainer(metaValHolder);
    }

    @Bean
    public MetaValueRegister metaValueRegister(MetaContainer metaContainer) {
        return new MetaValueRegister(metaContainer);
    }

    @Bean
    public MetaChangeListener metaChangeListener(MetaContainer metaContainer) {
        return new MetaChangeListener(metaContainer);
    }
}

以二方工具包方式提供外部使用，所以需要在资源目录下，新建文件 META-INF/spring.factories （常规套路了）

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=com.git.hui.boot.dynamic.config.DynamicConfig

6. 测试

上面完成基本功能，接下来进入测试环节，自定义一个配置加载

@Component
public class MetaPropertyHolder extends AbstractMetaValHolder {
    public Map<String, String> metas = new HashMap<>(8);

    {
        metas.put("name", "一灰灰");
        metas.put("blog", "https://blog.hhui.top");
        metas.put("age", "18");
    }

    @Override
    public String getProperty(String key) {
        return metas.getOrDefault(key, "");
    }

    @Override
    public String doUpdateProperty(String key, String value) {
        return metas.put(key, value);
    }
}

一个使用 MetaVal 的 demoBean

@Component
public class DemoBean {

    @MetaVal("name")
    private String name;

    @MetaVal("blog")
    private String blog;

    @MetaVal(value = "age", parser = MetaParser.INT_PARSER)
    private Integer age;

    public String sayHello() {
        return "欢迎关注 [" + name + "] 博客：" + blog + " | " + age;
    }

}

一个简单的 REST 服务，用于查看/更新配置

@RestController
public class DemoAction {

    @Autowired
    private DemoBean demoBean;

    @Autowired
    private MetaPropertyHolder metaPropertyHolder;

    @GetMapping(path = "hello")
    public String hello() {
        return demoBean.sayHello();
    }

    @GetMapping(path = "update")
    public String updateBlog(@RequestParam(name = "key") String key, @RequestParam(name = "val") String val,
            HttpServletResponse response) throws IOException {
        metaPropertyHolder.updateProperty(key, val);
        response.sendRedirect("/hello");
        return "over!";
    }
}

启动类

@SpringBootApplication
public class Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class);
    }
}

动图演示配置获取和刷新过程

配置刷新时，会有日志输出，如下

II. 其他

0. 项目

工程源码

工程：https://github.com/liuyueyi/spring-boot-demo
源码: - https://github.com/liuyueyi/spring-boot-demo/tree/master/spring-case/002-dynamic-config - https://github.com/liuyueyi/spring-boot-demo/tree/master/spring-case/002-dynamic-config-demo