Spring 属性注入（三）AbstractNestablePropertyAccessor

Spring 属性注入（三）AbstractNestablePropertyAccessor

Spring 系列目录(http://www.javashuo.com/article/p-hskusway-em.html)

BeanWrapper 有两个核心的实现类

• AbstractNestablePropertyAccessor 提供对嵌套属性的支持
• BeanWrapperImpl 提供对 JavaBean 的内省功能，如 PropertyDescriptor

AbstractNestablePropertyAccessor 是 Spring 4.2 提供的功能，将原 BeanWrapperImpl 的功能抽出，这样 BeanWrapperImpl 只提供对 JavaBean 的内省功能。

1、嵌套属性

AbstractNestablePropertyAccessor 类经过其成员属性提供了一种支持嵌套属性的数据结构，下面是几个核心的的属性成员：

属性类型及名称	说明
Object object	被 BeanWrapper 包装的对象
String nestedPath	当前 BeanWrapper 对象所属嵌套层次的属性名，最顶层的 BeanWrapper 此属性的值为空
Object rootObject	最顶层 BeanWrapper 所包装的对象
Map nestedBeanWrappers	缓存当前 BeanWrapper 的嵌套属性的 nestedPath 和对应的 BeanWrapperImpl 对象

例如以下的类结构：

@Test
public void test() throws Exception {
    BeanWrapperImpl rootBeanWrapper = new BeanWrapperImpl(Company.class);
    rootBeanWrapper.setAutoGrowNestedPaths(true);

    rootBeanWrapper.setPropertyValue("name", "company");
    rootBeanWrapper.setPropertyValue("department.name", "company");
    rootBeanWrapper.setPropertyValue("director.info.name", "info...");
    rootBeanWrapper.setPropertyValue("employees[0].attrs['a']", "a");
}

public class Company {
    private String name;
    private int total;

    private Department department;
    private Employee director;
    private Employee[] employees;
    private Map<Department, List<Employee>> departmentEmployees;

    public static class Employee {
        private String name;
        private double salary;
        private Map<String, String> attrs;
    }

    public static class Department {
        private String name;
    }
}

rootBeanWrapper 各嵌套层的属性以下：

对象	level	object	nestedPath	rootObject	nestedBeanWrappers
rootBeanWrapper	0(根)	company	""	company	department -> departmentBeanWrapper director -> directorBeanWrapper
departmentBeanWrapper	1	department	department	company	无
directorBeanWrapper	1	director	director	company	info -> infoBeanWrapper
infoBeanWrapper	2	info	director.info	company	无

2、getPropertyAccessorForPropertyPath

getPropertyAccessorForPropertyPath 根据属性(propertyPath)获取所在 bean 的包装对象 beanWrapper。若是是相似 director.info.name 的嵌套属性，则须要递归获取。真正获取指定属性的包装对象则由方法 getNestedPropertyAccessor 完成。

protected AbstractNestablePropertyAccessor getPropertyAccessorForPropertyPath(String propertyPath) {
    // 1. 获取第一个点以前的属性部分。eg: director.info.name 返回 department
    int pos = PropertyAccessorUtils.getFirstNestedPropertySeparatorIndex(propertyPath);

    // 2. 递归处理嵌套属性
    // 2.1 先获取 director 属性所在类的 rootBeanWrapper
    // 2.2 再获取 info 属性所在类的 directorBeanWrapper
    // 2.3 依此类推，获取最后一个属性 name 属性所在类的 infoBeanWrapper
    if (pos > -1) {
        String nestedProperty = propertyPath.substring(0, pos);
        String nestedPath = propertyPath.substring(pos + 1);
        AbstractNestablePropertyAccessor nestedPa = getNestedPropertyAccessor(nestedProperty);
        return nestedPa.getPropertyAccessorForPropertyPath(nestedPath);
    // 3. 当前对象直接返回
    } else {
        return this;
    }
}

getPropertyAccessorForPropertyPath 有两种状况：

• director(不包含 .) 直接返回当前 bean 的包装对象
• director.info.name(包含 .) 从当前对象开始递归查找，root -> director -> info。查找当前 beanWrapper 指定属性的包装对象由方法 getNestedPropertyAccessor 完成。

// 缓存已经查找事后 AbstractNestablePropertyAccessor
private Map<String, AbstractNestablePropertyAccessor> nestedPropertyAccessors;
private AbstractNestablePropertyAccessor getNestedPropertyAccessor(String nestedProperty) {
    if (this.nestedPropertyAccessors == null) {
        this.nestedPropertyAccessors = new HashMap<>();
    }
    // 1. 获取属性对应的 token 值，主要用于解析 attrs['key'][0] 这样 Map/Array/Collection 循环嵌套的属性
    PropertyTokenHolder tokens = getPropertyNameTokens(nestedProperty);
    String canonicalName = tokens.canonicalName;
    Object value = getPropertyValue(tokens);

    // 2. 属性不存在则根据 autoGrowNestedPaths 决定是否自动建立
    if (value == null || (value instanceof Optional && !((Optional) value).isPresent())) {
        if (isAutoGrowNestedPaths()) {
            value = setDefaultValue(tokens);
        } else {
            throw new NullValueInNestedPathException(getRootClass(), this.nestedPath + canonicalName);
        }
    }

    // 3. 先从缓存中获取，没有就建立一个新的 nestedPa
    AbstractNestablePropertyAccessor nestedPa = this.nestedPropertyAccessors.get(canonicalName);
    if (nestedPa == null || nestedPa.getWrappedInstance() != ObjectUtils.unwrapOptional(value)) {
        nestedPa = newNestedPropertyAccessor(value, this.nestedPath + canonicalName + NESTED_PROPERTY_SEPARATOR);
        // Inherit all type-specific PropertyEditors.
        copyDefaultEditorsTo(nestedPa);
        copyCustomEditorsTo(nestedPa, canonicalName);
        this.nestedPropertyAccessors.put(canonicalName, nestedPa);
    }
    return nestedPa;
}

getNestedPropertyAccessor 方法使用了动态规划算法，缓存每次递归的查的结果。该方法获取当前 bean 指定属性(nestedProperty)对应的 AbstractNestablePropertyAccessor。固然这个属性可能为 attrs['key'][0] 类型，这样就须要处理 Array、Map、List、Set 这样的数据类型。PropertyTokenHolder 正是处理这种类型的属性。

3、PropertyTokenHolder

PropertyTokenHolder 用于解析嵌套属性名称，标识惟一的属性。由于相似 attrs['key'][0] 这样的属性不统一，解析后将 [] 之间的 ' 和 " 去除后保存在 canonicalName 中，attrs 保存在 actualName 中，["key", "0"] 保存在 keys 中。

protected static class PropertyTokenHolder {
    // 对应 bean 中的属性名称，如嵌套属性 attrs['key'][0] 在 bean 中的属性名称为 attrs
    public String actualName;
    // 将原始的嵌套属性处理成标准的 token，如 attrs['key'][0] 处理成 attrs[key][0]
    public String canonicalName;
    // 这个数组存放的是嵌套属性 [] 中的内容，如 attrs['key'][0] 处理成 ["key", "0"]
    public String[] keys;

属性解析过程以下：

private PropertyTokenHolder getPropertyNameTokens(String propertyName) {
    String actualName = null;
    List<String> keys = new ArrayList<>(2);
    int searchIndex = 0;
    while (searchIndex != -1) {
        int keyStart = propertyName.indexOf(PROPERTY_KEY_PREFIX, searchIndex);
        searchIndex = -1;
        if (keyStart != -1) {
            int keyEnd = propertyName.indexOf(PROPERTY_KEY_SUFFIX, keyStart + PROPERTY_KEY_PREFIX.length());
            if (keyEnd != -1) {
                // 1. actualName 对应 bean 中的属性名称
                if (actualName == null) {
                    actualName = propertyName.substring(0, keyStart);
                }

                // 2. 删除每一个 key 中间的单引和双引
                String key = propertyName.substring(keyStart + PROPERTY_KEY_PREFIX.length(), keyEnd);
                if (key.length() > 1 && (key.startsWith("'") && key.endsWith("'")) ||
                        (key.startsWith("\"") && key.endsWith("\""))) {
                    key = key.substring(1, key.length() - 1);
                }
                keys.add(key);
                searchIndex = keyEnd + PROPERTY_KEY_SUFFIX.length();
            }
        }
    }
    PropertyTokenHolder tokens = new PropertyTokenHolder(actualName != null ? actualName : propertyName);
    if (!keys.isEmpty()) {
        // 3. canonicalName 为原始属性名称去除单引和双引以后的名称
        tokens.canonicalName += PROPERTY_KEY_PREFIX +
                StringUtils.collectionToDelimitedString(keys, PROPERTY_KEY_SUFFIX + PROPERTY_KEY_PREFIX) +
                PROPERTY_KEY_SUFFIX;
        tokens.keys = StringUtils.toStringArray(keys);
    }
    return tokens;
}

4、PropertyHandler

PropertyHandler 的默认实现是 BeanPropertyHandler，位于 BeanWrapperImple 内，BeanPropertyHandler 是对 PropertyDescriptor 的封装，提供了对 JavaBean 底层的操做，如属性的读写。

protected PropertyHandler getPropertyHandler(String propertyName) throws BeansException {
    Assert.notNull(propertyName, "Property name must not be null");
    AbstractNestablePropertyAccessor nestedPa = getPropertyAccessorForPropertyPath(propertyName);
    return nestedPa.getLocalPropertyHandler(getFinalPath(nestedPa, propertyName));
}
// PropertyHandler 是对 PropertyDescriptor 的封装，提供了对 JavaBean 底层的操做，如属性的读写
protected BeanPropertyHandler getLocalPropertyHandler(String propertyName) {
    PropertyDescriptor pd = getCachedIntrospectionResults().getPropertyDescriptor(propertyName);
    return (pd != null ? new BeanPropertyHandler(pd) : null);
}

5、setPropertyValue 属性注入

@Override
public void setPropertyValue(String propertyName, @Nullable Object value) throws BeansException {
    // 1. 递归获取 propertyName 属性所在的 beanWrapper，如 director.info.name 获取 name 属性所在的 info bean
    AbstractNestablePropertyAccessor nestedPa = getPropertyAccessorForPropertyPath(propertyName);
    // 2. 获取属性的 token
    PropertyTokenHolder tokens = getPropertyNameTokens(getFinalPath(nestedPa, propertyName));
    // 3. 设置属性值
    nestedPa.setPropertyValue(tokens, new PropertyValue(propertyName, value));
}

setPropertyValue 分如下步骤：

1. 递归获取 propertyName 属性所在的 beanWrapper，若是这个属性为 null 则是否建立一个默认的值(setDefaultValue)？
2. 根据属性的 tokens 进行赋值操做。这里分两种状况：一是简单的属性赋值，如 director；二是 Array、Map、List、Set 类型属性注入，如 employees[0].attrs['a']

protected void setPropertyValue(PropertyTokenHolder tokens, PropertyValue pv) throws BeansException {
    // 1. Array、Map、List、Set 类型属性注入。employees[0].attrs['a']
    if (tokens.keys != null) {
        processKeyedProperty(tokens, pv);
    // 2. 简单 bean 属性注入。director
    } else {
        processLocalProperty(tokens, pv);
    }
}

以 processLocalProperty 为例属性注入代码以下：

private void processLocalProperty(PropertyTokenHolder tokens, PropertyValue pv) {
    PropertyHandler ph = getLocalPropertyHandler(tokens.actualName);
    if (ph == null || !ph.isWritable()) {
        // 处理 null 状况 ...
    }

    Object oldValue = null;
    Object originalValue = pv.getValue();
    Object valueToApply = originalValue;
    if (!Boolean.FALSE.equals(pv.conversionNecessary)) {
        if (pv.isConverted()) {
            valueToApply = pv.getConvertedValue();
        } else {
            // 1. 将 oldValue 暴露给 PropertyEditor
            if (isExtractOldValueForEditor() && ph.isReadable()) {
                oldValue = ph.getValue();
            }
            // 2. 类型转换，委托给 TypeConverterDelegate 完成
            valueToApply = convertForProperty(
                    tokens.canonicalName, oldValue, originalValue, ph.toTypeDescriptor());
        }
        pv.getOriginalPropertyValue().conversionNecessary = (valueToApply != originalValue);
    }
    // 3. 属性赋值
    ph.setValue(valueToApply);
    
}

6、getPropertyValue

getPropertyValue 根据属性名称获取对应的值。

@Override
public Object getPropertyValue(String propertyName) throws BeansException {
    AbstractNestablePropertyAccessor nestedPa = getPropertyAccessorForPropertyPath(propertyName);
    PropertyTokenHolder tokens = getPropertyNameTokens(getFinalPath(nestedPa, propertyName));
    return nestedPa.getPropertyValue(tokens);
}

protected Object getPropertyValue(PropertyTokenHolder tokens) throws BeansException {
    String propertyName = tokens.canonicalName;
    String actualName = tokens.actualName;
    PropertyHandler ph = getLocalPropertyHandler(actualName);
    if (ph == null || !ph.isReadable()) {
        throw new NotReadablePropertyException(getRootClass(), this.nestedPath + propertyName);
    }
    // 1. 反射获取属性对应的值
    Object value = ph.getValue();
    // 2. Array、Map、List、Set 类型须要单独处理
    if (tokens.keys != null) {
        if (value == null) {
            if (isAutoGrowNestedPaths()) {
                value = setDefaultValue(new PropertyTokenHolder(tokens.actualName));
            } else {
                throw new NullValueInNestedPathException();
            }
        }
        StringBuilder indexedPropertyName = new StringBuilder(tokens.actualName);
        // apply indexes and map keys
        for (int i = 0; i < tokens.keys.length; i++) {
            String key = tokens.keys[i];
            if (value == null) {
                throw new NullValueInNestedPathException();
            } else if (value.getClass().isArray()) {
                int index = Integer.parseInt(key);
                value = growArrayIfNecessary(value, index, indexedPropertyName.toString());
                value = Array.get(value, index);
            } else if (value instanceof List) {
                int index = Integer.parseInt(key);
                List<Object> list = (List<Object>) value;
                growCollectionIfNecessary(list, index, indexedPropertyName.toString(), ph, i + 1);
                value = list.get(index);
            } else if (value instanceof Set) {
                Set<Object> set = (Set<Object>) value;
                int index = Integer.parseInt(key);
                if (index < 0 || index >= set.size()) {
                    throw new InvalidPropertyException();
                }
                Iterator<Object> it = set.iterator();
                for (int j = 0; it.hasNext(); j++) {
                    Object elem = it.next();
                    if (j == index) {
                        value = elem;
                        break;
                    }
                }
            } else if (value instanceof Map) {
                Map<Object, Object> map = (Map<Object, Object>) value;
                Class<?> mapKeyType = ph.getResolvableType().getNested(i + 1).asMap().resolveGeneric(0);
                TypeDescriptor typeDescriptor = TypeDescriptor.valueOf(mapKeyType);
                Object convertedMapKey = convertIfNecessary(null, null, key, mapKeyType, typeDescriptor);
                value = map.get(convertedMapKey);
            }
            indexedPropertyName.append(PROPERTY_KEY_PREFIX).append(key).append(PROPERTY_KEY_SUFFIX);
        }
    }
    return value;
}

7、setDefaultValue

setDefaultValue 嵌套属性为 null 时设置默认属性。

getPropertyAccessorForPropertyPath 递归获取嵌套属性，或 getPropertyValue 时，若是属性为 null 且 autoGrowNestedPaths=true 会建立默认的对象。如 director.info.name 时 director 为 null 会调用其无参构造方法建立默认对象。

private Object setDefaultValue(PropertyTokenHolder tokens) {
    PropertyValue pv = createDefaultPropertyValue(tokens);
    setPropertyValue(tokens, pv);
    Object defaultValue = getPropertyValue(tokens);
    Assert.state(defaultValue != null, "Default value must not be null");
    return defaultValue;
}

private PropertyValue createDefaultPropertyValue(PropertyTokenHolder tokens) {
    TypeDescriptor desc = getPropertyTypeDescriptor(tokens.canonicalName);
    Object defaultValue = newValue(desc.getType(), desc, tokens.canonicalName);
    return new PropertyValue(tokens.canonicalName, defaultValue);
}

// 建立一个默认的对象，type 为 Class 类型，desc 用于解析集合或 Map 的泛型类型
private Object newValue(Class<?> type, @Nullable TypeDescriptor desc, String name) {
    // 1. Array 仅考虑二维数组 String[][]
    if (type.isArray()) {
        Class<?> componentType = type.getComponentType();
        // TODO - only handles 2-dimensional arrays
        if (componentType.isArray()) {
            Object array = Array.newInstance(componentType, 1);
            Array.set(array, 0, Array.newInstance(componentType.getComponentType(), 0));
            return array;
        } else {
            return Array.newInstance(componentType, 0);
        }
    // 2. Collection CollectionFactory.createCollection 都没有指定泛型
    } else if (Collection.class.isAssignableFrom(type)) {
        TypeDescriptor elementDesc = (desc != null ? desc.getElementTypeDescriptor() : null);
        return CollectionFactory.createCollection(type, (elementDesc != null ? elementDesc.getType() : null), 16);
    // 3. Map
    } else if (Map.class.isAssignableFrom(type)) {
        TypeDescriptor keyDesc = (desc != null ? desc.getMapKeyTypeDescriptor() : null);
        return CollectionFactory.createMap(type, (keyDesc != null ? keyDesc.getType() : null), 16);
    // 3. 简单的 Bean，直接使用默认的无参构造方法
    } else {
        Constructor<?> ctor = type.getDeclaredConstructor();
        if (Modifier.isPrivate(ctor.getModifiers())) {
            throw new IllegalAccessException("Auto-growing not allowed with private constructor: " + ctor);
        }
        return BeanUtils.instantiateClass(ctor);
    }
}

参考：

1. 《Spring 学习 （二）BeanWrapper及其实现》：https://blog.csdn.net/zhiweianran/article/details/7919129

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