IOC - 模块装配和条件装配
1. 原生手动装配
在最原始的 SpringFramework 中,是不支持注解驱动开发的(当时最低支持版本是 1.3 、1.4 ),直到 SpringFramework 2.0 版本,才初步出现了模式注解( @Repository
),到了 SpringFramework 2.5 出现了 @Component
和它的几个派生注解,到了 SpringFramework 3.0 才完全的支持注解驱动开发(当时最低支持版本已经升级到 1.5)。
使用 @Configuration
+ @Bean
注解组合,或者 @Component
+ @ComponentScan
注解组合,可以实现编程式 / 声明式的手动装配。这两种方式咱前面已经写过很多了,不再赘述。
不过,咱思考一个问题:如果使用这两种方式,如果要注册的 Bean 很多,要么一个一个的 @Bean
编程式写,要么就得选好包进行组件扫描,而且这种情况还得每个类都标注好 @Component
或者它的衍生注解才行。面对数量很多的 Bean ,这种装配方式很明显会比较麻烦,需要有一个新的解决方案。
2. 模块装配
SpringFramework 3.0 的发布,全面支持了注解驱动开发,随之而来的就是快速方便的模块装配。在正式了解模块装配之前,咱先思考一个问题。
2.1 什么是模块
通常理解下,模块可以理解成一个一个的可以分解、组合、更换的独立的单元,模块与模块之间可能存在一定的依赖,模块的内部通常是高内聚的,一个模块通常都是解决一个独立的问题(如引入事务模块是为了解决数据库操作的最终一致性)。其实按照这个理解来看,我们平时写的一个一个的功能,也可以看成一个个的模块;封装的一个个组件,可以看做是模块。
简单总结下,模块通常具有以下几个特征:
独立的
功能高内聚
可相互依赖
目标明确
2.2 什么是模块装配
明确了模块的定义,下面就可以思考下一个问题了:什么是模块装配?
既然模块是功能单元,那模块装配,就可以理解为把一个模块需要的核心功能组件都装配好,当然如果能有尽可能简便的方式那最好。
2.3 SpringFramework中的模块装配
SpringFramework 中的模块装配,是在 3.1 之后引入大量 **@EnableXXX**
注解,来快速整合激活相对应的模块。
从现在 5.x 的官方文档中已经很难找到 @EnableXXX
的介绍了,小伙伴们可以回溯到 SpringFramework 3.1.0 的官方文档:
在 3.1.5 节中,它有介绍 @EnableXXX
注解的使用,并且它还举了不少例子,这里面不乏有咱可能熟悉的:
EnableTransactionManagement
:开启注解事务驱动EnableWebMvc
:激活 SpringWebMvcEnableAspectJAutoProxy
:开启注解 AOP 编程EnableScheduling
:开启调度功能(定时任务)
这些内容,咱在后面的学习中都会慢慢遇到的,小伙伴们没有必要现在就搞明白这些注解都是干嘛用的,一步一个脚印学习就好。
下面,咱先来体会一下最简单的模块装配。
2.4 快速体会模块装配
先记住使用模块装配的核心原则:自定义注解 + **@Import**
导入组件。
2.4.1 模块装配场景概述
下面咱构建一个场景:使用代码模拟构建出一个酒馆,酒馆里得有吧台,得有调酒师,得有服务员,还得有老板。这里面具体的设计咱不过多深入,小伙伴自己练习时可以自由发挥。
在这个场景中,ApplicationContext
看作一个酒馆,酒馆里的吧台、调酒师、服务员、老板,这些元素统统看作一个一个的组件。咱用代码模拟实现的最终目的,是可以通过一个注解,同时把这些元素都填充到酒馆中。
目的明确了,下面就开始动手吧。一开始咱先实现最简单的装配方式。
2.4.2 声明自定义注解
既然是酒馆,那咱仿照着 SpringFramework 的写法,咱就来一个 **@EnableTavern**
吧!
注意注解上面要标注三个元注解,代表它在运行时起效,并且只能标注在类上。
还没完事,模块装配需要一个最核心的注解是 **@Import**
,它要标注在 @EnableTavern
上。不过这个 @Import
中需要传入 value
值,点开看一眼它的源码吧:
看,文档注释已经写得非常明白了:它可以导入配置类、**ImportSelector**
的实现类,**ImportBeanDefinitionRegistrar**
的实现类,或者普通类。咱这里先来快速上手,所以咱先选择使用普通类导入。
2.4.3 声明老板类
既然先导入普通类,那咱就来整一个老板的类吧,毕竟酒馆必须有老板经营才是呀!
没了,这点代码就够了,连 @Component
注解都不用标注。
然后!咱在上面 @EnableTavern
的 @Import
注解中,填入 Boss 的类:
这样就代表,如果标注了 **@EnableTavern**
注解,就会触发 **@Import**
的效果,向容器中导入一个 **Boss**
类型的 Bean 。
2.4.4 创建配置类
注解驱动,自然少不了配置类。咱声明一个 TavernConfiguration
的配置类,并在类上标注 @Configuration
和 @EnableTavern
注解:
配置类中什么都不用写,只要标注好注解即可。
这样我们就完成了最简单的模块装配。
这个时候可能有小伙伴开始不耐烦了:我去原本我可以用 @Configuration
+ @Bean
就能完事的,你非得给我整这么一堆,这不是徒增功耗吗?别着急,往上翻一翻 @Import
可以传入的东西,是不是发现普通类是最简单的呀?下面咱就来学习剩下几种更复杂的方式。
2.5 模块装配的四种方式
2.5.1 导入普通类
上面的方式就是导入普通类。
2.5.2 导入配置类
如果需要直接导入一些现有的配置类,使用 @Import
也可以直接加载进来。下面咱来把调酒师搞定。
2.5.2.1 声明调酒师类
调酒师的模型,咱加一个 **name**
的属性吧,暗示着咱要搞不止一个调酒师咯:
2.5.2.2 注册调酒师的对象
如果要注册多个相同类型的 Bean ,现在咱能想到的办法就是通过配置类了。下面咱编写一个 BartenderConfiguration
:
注意哦,如果小伙伴用 IDEA 开发的话,此时这个类会报黄,提示这个配置类还没有被用到过,事实上也确实是这样,咱在驱动 IOC 容器初始化时,用的是只传入一个配置类的方式,所以它肯定不会用到。那想让它起作用,只需要在 @EnableTavern
的 @Import
中把这个配置类加上即可:
注意这里有一个小细节,有小伙伴在学习的时候,启动类里或者配置类上用了包扫描,恰好把这个类扫描到了,导致即使没有 @Import
这个 BartenderConfiguration
,Bartender
调酒师也被注册进 IOC 容器了。这里一定要细心哈,包扫描本身就会扫描配置类,并且让其生效的。如果既想用包扫描,又不想扫到这个类,很简单,把这些配置类拿到别的包里,让包扫描找不到它就好啦。
2.5.3 导入ImportSelector
借助 IDE 打开 ImportSelector
,会发现它是一个接口,它的功能可以从文档注释中读到一些信息:
Interface to be implemented by types that determine which @Configuration class(es) should be imported based on a given selection criteria, usually one or more annotation attributes.
它是一个接口,它的实现类可以根据指定的筛选标准(通常是一个或者多个注解)来决定导入哪些配置类。
文档注释中想表达的是可以导入配置类,但其实 ImportSelector
也可以导入普通类。下面咱先演示如何使用。
2.5.3.1 声明吧台类
吧台的模型类咱就不搞花里胡哨了,最简单的类模型即可:
2.5.3.2 声明注册吧台的配置类
咱为了说明 ImportSelector
不止可以导入配置类,也可以导入普通类,所以这里咱也造一个配置类,来演示两种类型皆可的效果。
2.5.3.3 编写ImportSelector的实现类
咱编写一个 BarImportSelector
,来实现 ImportSelector
接口,实现 selectImports
方法:
注意,selectImports
方法的返回值是一个 String 类型的数组,它这样设计的目的是什么呢?咱来看看 selectImports 方法的文档注释:
Select and return the names of which class(es) should be imported based on the AnnotationMetadata of the importing @Configuration class.
根据导入的 @Configuration
类的 AnnotationMetadata
选择并返回要导入的类的类名。
哦,合着它要的是一组类名呀,自然肯定是全限定类名咯(没有全限定类名没办法定位具体的类)。那既然这样,咱就在这里面把上面的 Bar
和 BarConfiguration
的类名写进去:
最后,把 @EnableTavern
的 @Import
中把这个 BarImportSelector
导入进去即可。
2.5.4 导入ImportBeanDefinitionRegistrar
如果说 ImportSelector
更像声明式导入的话,那 ImportBeanDefinitionRegistrar
就可以解释为编程式向 IOC 容器中导入 Bean 。不过由于它导入的实际是 BeanDefinition
( Bean 的定义信息),这部分咱还没有接触到,就先不展开大篇幅解释了(如果要解释,那可真的是大篇幅的)。咱先对 ImportBeanDefinitionRegistrar
有一个快速的使用入门即可,后面在讲到 IOC 高级和原理部分,会回过头来详细解析 ImportBeanDefinitionRegistrar
的使用和原理。
2.5.4.1 声明服务员类
离最后的酒馆只剩服务员了:
2.5.4.2 编写ImportBeanDefinitionRegistrar的实现类
咱编写一个 WaiterRegistrar
,实现 ImportBeanDefinitionRegistrar
接口:
这里面的写法小伙伴们先不要过度纠结,跟着写就完事了。简单解释下,这个 registerBeanDefinition
方法传入的两个参数,第一个参数是 Bean 的名称(id),第二个参数中传入的 RootBeanDefinition
要指定 Bean 的字节码( **.class**
)。
最后,把 WaiterRegistrar
标注在 @EnableTavern
的 @Import
中:
到这里,@Import
的四种导入的方式也就全部过了一遍,模块装配说白了就是这四种方式的综合使用。
学完这几种方式后,可能小伙伴对模块装配的概念和重要性不是很能感知到,没有关系,后面咱学到 AOP 、事务等章节时,会以这些模块的激活,了解一下模块装配在 SpringFramework 内部的体现。
3. 条件装配
还是拿上一章的酒馆为例。如果这套代码模拟的环境放到一片荒野,那这个时候可能吧台还在,老板还在,但是调酒师肯定就不干活了(荒郊野外哪来那些闲情雅致的人去喝酒呢),所以这个时候调酒师就不应该注册到 IOC 容器了。这种情况下,如果只是模块装配,那就没办法搞定了:只要配置类中声明了 @Bean
注解的方法,那这个方法的返回值就一定会被注册到 IOC 容器成为一个 Bean 。
所以,有没有办法解决这个问题呢?当然是有(不然咱这一章讲个啥呢),先来学习第一种方式:Profile 。
3.1 Profile
SpringFramework 3.1 中就已经引入 Profile 的概念了,可它是什么意思呢?咱先了解一下。
3.1.1 什么是Profile
SpringFramework 的官方文档中并没有对 Profile 进行过多的描述,而是借助了一篇官网的博客来详细介绍 Profile 的使用:spring.io/blog/2011/0… ,咱这里的讲解也会参考这篇博客的内容。另外的,javadoc 中有对 @Profile
注解的介绍,这个介绍可以说是把 Profile 的设计思想介绍的很到位了:
Indicates that a component is eligible for registration when one or more specified profiles are active. A profile is a named logical grouping that may be activated programmatically via ConfigurableEnvironment.setActiveProfiles or declaratively by setting the spring.profiles.active property as a JVM system property, as an environment variable, or as a Servlet context parameter in web.xml for web applications. Profiles may also be activated declaratively in integration tests via the @ActiveProfiles annotation.
@Profile
注解可以标注一些组件,当应用上下文的一个或多个指定配置文件处于活动状态时,这些组件允许被注册。
配置文件是一个命名的逻辑组,可以通过 ConfigurableEnvironment.setActiveProfiles
以编程方式激活,也可以通过将 spring.profiles.active
属性设置为 JVM 系统属性,环境变量或 web.xml
中用于 Web 应用的 ServletContext
参数来声明性地激活,还可以通过 @ActiveProfiles
注解在集成测试中声明性地激活配置文件。
简单理解下这段文档注释的意思:@Profile
注解可以标注在组件上,当一个配置属性(并不是文件)激活时,它才会起作用,而激活这个属性的方式有很多种(启动参数、环境变量、web.xml
配置等)。
如果小伙伴看完这段话开始有点感觉了,那说明你可能已经知道它的作用了。说白了,profile 提供了一种可以理解成“基于环境的配置”:根据当前项目的运行时环境不同,可以动态的注册当前运行环境匹配的组件。
下面咱就上一章的场景,为酒馆添加外置的环境因素。
3.1.2 @Profile的使用
3.1.2.1 Bartender添加@Profile
刚在上面说了,荒郊野外下,调酒师率先不干了,跑路了,此时调酒师就不会在荒郊野外的环境下存在,只会在城市存在。用代码来表达,就是在注册调酒师的配置类上标注 @Profile
:
3.1.2.2 编程式设置运行时环境
如果现在直接运行 TavernProfileApplication
的 main
方法,控制台中不会打印 zhangxiaosan
和 zhangdasan
:
默认情况下,ApplicationContext
中的 profile 为 “default”,那上面 @Profile("city")
不匹配,BartenderConfiguration
不会生效,那这两个调酒师也不会被注册到 IOC 容器中。要想让调酒师注册进 IOC 容器,就需要给 ApplicationContext
中设置一下:
重新运行 main
方法,发现控制台还是只打印上面那些,两个调酒师还是没有被注册到 IOC 容器中。
这个时候可能有小伙伴要一脸问号了:我去你这不是逗我玩吗?你告诉我用 setActiveProfiles
激活,我好不容易写上,结果不好使???你在骗我吗?
不要着急嘛,这都是节目效果而已(狗头保命)。在生气之余,我希望小伙伴们能停下来思考一下:既然这样写不好使,但我又告诉你这么写,那是不是哪里出了问题呢?结合前面 15 章,咱对 ApplicationContext
的认识,是不是突然意识到了点什么?如果你还记得有个 **refresh**
方法的话,那这个地方就可以大胆猜测了:**是不是在 new AnnotationConfigApplicationContext
的时候,如果传入了配置类,它内部就自动初始化完成了,那些 Bean 也就都创建好了?**如果小伙伴能意识到这一点,说明对前面 ApplicationContext
的学习足够的认真了!(不记得的小伙伴可以回头看 15 章的 2.2.3 章节)
那应该怎么写才行呢?既然在构造方法中传入配置类就自动初始化完成了,那我不传呢?
诶?这也不报错啊!那我先这样 new 一个空的呗?然后再设置 profile 是不是就好使了呢?赶紧来试试:
这样子一写,再重新运行 main
方法,果然控制台就打印 zhangxiaosan 和 zhangdasan 了!
3.1.2.3 声明式设置运行时环境
上面编程式配置虽然可以用了,但仔细思考一下,这种方式似乎不实用吧!我都把 profile 硬编码在 .java 里了,那要是切换环境,我还得重新编译来,那图个啥呢?所以肯定还有更好的办法。上面的文档注释中也说了,它可以使用的方法很多,下面咱来演示最容易演示的一种:命令行参数配置。
测试命令行参数的环境变量,需要在 IDEA 中配置启动选项:
这样配置好之后,在 main
方法中改回原来的构造方法传入配置类的形式,运行,控制台仍然会打印 zhangxiaosan 和 zhangdasan 。
修改传入的 jvm 参数,将 city 改成 wilderness ,重新运行 main
方法,发现控制台不再打印 zhangxiaosan 和 zhangdasan ,说明使用 jvm 命令行参数也可以控制 profile 。
除了 jvm 命令行参数,通过 web.xml 的方式也可以设置,不过咱还没有学习到集成 web 开发环境,所以这部分先放一放,后续讲 SpringWebMvc 时会提到它的。
3.1.3 @Profile在实际开发的用途
以数据源为例,在开发环境、测试环境、生产环境中,项目连接的数据库都是不一样的。如果每切换一个环境都要重新改一遍配置文件,那真的是太麻烦了,所以咱就可以采用 @Profile 的方式来解决。下面咱来模拟演示这种配置。
声明一个 DataSourceConfiguration
类,并一次性声明 3 个 DataSource
:
这样写完之后,通过 @PropertySource
注解 + 外部配置文件,就可以做到只切换 profile 即可切换不同的数据源。
3.1.4 profile控制不到的地方
profile 强大吗?当然很强大,但它还有一些无法控制的地方。下面咱把场景进一步复杂化:
吧台应该是由老板安置好的,如果酒馆中连老板都没有,那吧台也不应该存在。
这种情况下,用 profile 就不好使了:因为 profile 控制的是整个项目的运行环境,无法根据单个 Bean 的因素决定是否装配。也是因为这个问题,出现了第二种条件装配的方式:**@Conditional**
注解。
3.2 Conditional
看这个注解的名,condition ,很明显就是条件的意思啊,这也太直白明了了。按照惯例,咱先对 Conditional 有个清楚的认识。
3.2.1 什么是Conditional
@Conditional
是在 SpringFramework 4.0 版本正式推出的,它可以让 Bean 的装载基于一些指定的条件,换句话说,被标注 @Conditional
注解的 Bean 要注册到 IOC 容器时,必须全部满足 @Conditional
上指定的所有条件才可以。
在 SpringFramework 的官方文档中,并没有花什么篇幅介绍 @Conditional
,而是让咱们直接去看 javadoc ,不过有一说一,javadoc 里基本上把 @Conditional
的作用都描述明白了:
Indicates that a component is only eligible for registration when all specified conditions match.
A condition is any state that can be determined programmatically before the bean definition is due to be registered (see Condition for details).
The @Conditional annotation may be used in any of the following ways:
as a type-level annotation on any class directly or indirectly annotated with @Component, including @Configuration classes
as a meta-annotation, for the purpose of composing custom stereotype annotations
as a method-level annotation on any @Bean method
If a @Configuration class is marked with @Conditional, all of the @Bean methods, @Import annotations, and @ComponentScan annotations associated with that class will be subject to the conditions.
被 @Conditional
注解标注的组件,只有所有指定条件都匹配时,才有资格注册。条件是可以在要注册 BeanDefinition
之前以编程式确定的任何状态。
@Conditional
注解可以通过以下任何一种方式使用:
作为任何直接或间接用
@Component
注解的类的类型级别注解,包括@Configuration
类作为元注解,目的是组成自定义注解
作为任何
@Bean
方法上的方法级注解
如果 @Configuration
配置类被 @Conditional
标记,则与该类关联的所有 @Bean
的工厂方法,@Import
注解和 @ComponentScan
注解也将受条件限制。
简单理解下这段文档注释:@Conditional
注解可以指定匹配条件,而被 @Conditional
注解标注的 组件类 / 配置类 / 组件工厂方法 必须满足 @Conditional
中指定的所有条件,才会被创建 / 解析。
下面咱改造上面提到的场景,来体会 @Conditional
条件装配的实际使用。
3.2.2 @Conditional的使用
3.2.2.1 Bar的创建要基于Boss
在 BarConfiguration
的 Bar 注册中,要指定 Bar 的创建需要 Boss 的存在,反映到代码上就是在 bbbar 方法上标注 @Conditional
:
发现 @Conditional
注解中需要传入一个 Condition
接口的实现类数组,说明咱还需要编写条件匹配类做匹配依据。那咱就先写一个匹配条件:
3.2.2.2 条件匹配规则类的编写
声明一个 ExistBossCondition
类,表示它用来判断 IOC 容器中是否存在 Boss
的对象:
注意这个地方用 **BeanDefinition**
做判断而不是 Bean ,考虑的是当条件匹配时,可能 Boss
还没被创建,导致条件匹配出现偏差。
然后,把这个 ExistBossCondition
规则类放入 @Conditional
注解中。
3.2.2 通用抽取
思考一个问题:如果一个项目中,有比较多的组件需要依赖另一些不同的组件,如果每个组件都写一个 Condition
条件,那工程量真的太大了。这个时候咱就要想想了:如果能把这个匹配的规则抽取为通用的方式,那岂不是让条件装配变得容易得多?抱着这个想法,咱来试着修改一下现有的代码。
3.2.2.1 抽取传入的beanName
由于上面咱在文档注释中看到了 @Conditional
可以派生,那就来写一个新的注解吧:@ConditionalOnBean
,意为存在指定的 Bean 时匹配:
传入的 Condition
类型为自己声明的 OnBeanCondition
:
3.3.3.2 替换上面的原生@Conditional注解
在 BarConfiguration
中,将 bbbar
方法上的 @Conditional(ExistBossCondition.class)
去掉,换用 @ConditionalOnBean
注解:
重新运行 main
方法,发现 bbbar
依然没有创建(此时 @EnableTavern
中已经没有导入 Boss 类了),证明自定义注解已经生效。
3.3.3.3 加入类型匹配
上面只能是抽取 beanName
,传整个类的全限定名真的很费劲。如果当前类路径下本来就有这个类,那直接写进去就好呀。我们希望代码最终改造成这个样子:
这样子多简洁啊,因为我已经有 Boss
类了,所以直接写进去就好嘛。那下面咱来改造这个效果。
给 @ConditionalOnBean
注解上添加默认的 value
属性,类型为 Class[]
,这样就可以传入类型了:
之后,在 OnBeanCondition
中添加 value
的属性解析:
这样,就可以匹配 bean 的名称为默认的全限定名的情况了。
最后多说一句,小伙伴们在自己动手练习这部分内容时不要过于纠结这里面的内容,其实咱写的这个 @ConditionalOnBean
是参考 SpringBoot 中的 @ConditionalOnBean
注解,人家 SpringBoot 官方实现的功能更严密完善,后续你在项目中用到了 SpringBoot ,那这些 @Conditional
派生的注解尽情用就好。
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