详叙BeanWrapper和PropertyDescriptor
前言
这篇文章需要依赖于对属性访问器PropertyAccessor的理解，也就是上篇文章的内容：【小家Spring】聊聊Spring中的数据绑定 — 属性访问器PropertyAccessor和实现类DirectFieldAccessor的使用
如果说上篇文章所说的PropertyAccessor你没有接触过和听过，那么本文即将要说的重点：BeanWrapper你应该多少有所耳闻吧~
BeanWrapper可以简单的把它理解为：一个方便开发人员使用字符串来对Java Bean的属性执行get、set操作的工具。关于它的数据转换使用了如下两种机制：
PropertyEditor：隶属于Java Bean规范。PropertyEditor只提供了String <-> Object的转换。
ConversionService：Spring自3.0之后提供的替代PropertyEditor的机制（BeanWrapper在Spring的第一个版本就存在了~）
按照Spring官方文档的说法，当容器内没有注册ConversionService的时候，会退回使用PropertyEditor机制。言外之意：首选方案是ConversionService
其实了解的伙伴应该知道，这不是BeanWrapper的内容，而是父接口PropertyAccessor的内容~
BeanWrapper
官方解释：Spring低级JavaBeans基础设施的*接口。通常来说并不直接使用BeanWrapper，而是借助BeanFactory或者DataBinder来一起使用~
//@since 13 April 2001 很清晰的看到，它也是个PropertyAccessor属性访问器
public interface BeanWrapper extends ConfigurablePropertyAccessor {
// @since 4.1
void setAutoGrowCollectionLimit(int autoGrowCollectionLimit);
int getAutoGrowCollectionLimit();
Object getWrappedInstance();
Class<?> getWrappedClass();
// 获取属性们的PropertyDescriptor 获取属性们
PropertyDescriptor[] getPropertyDescriptors();
// 获取具体某一个属性~
PropertyDescriptor getPropertyDescriptor(String propertyName) throws InvalidPropertyException;
}
BeanWrapper相当于一个代理器，Spring委托BeanWrapper完成Bean属性的填充工作。关于此接口的实现类，简单的说它只有唯一实现类：BeanWrapperImpl
BeanWrapperImpl
它作为BeanWrapper接口的默认实现，它足以满足所有的典型应用场景，它会缓存Bean的内省结果而提高效率。
在Spring2.5之前，此实现类是非public的，但在2.5之后给public了并且还提供了工厂：PropertyAccessorFactory帮助第三方框架能快速获取到一个实例~
public class BeanWrapperImpl extends AbstractNestablePropertyAccessor implements BeanWrapper {
// 缓存内省结果~
@Nullable
private CachedIntrospectionResults cachedIntrospectionResults;
// The security context used for invoking the property methods.
@Nullable
private AccessControlContext acc;
// 构造方法都是沿用父类的~
public BeanWrapperImpl() {
this(true);
}
...
private BeanWrapperImpl(Object object, String nestedPath, BeanWrapperImpl parent) {
super(object, nestedPath, parent);
setSecurityContext(parent.acc);
}
// @since 4.3 设置目标对象~~~
public void setBeanInstance(Object object) {
this.wrappedObject = object;
this.rootObject = object;
this.typeConverterDelegate = new TypeConverterDelegate(this, this.wrappedObject);
// 设置内省的clazz
setIntrospectionClass(object.getClass());
}
// 复写父类的方法 增加内省逻辑
@Override
public void setWrappedInstance(Object object, @Nullable String nestedPath, @Nullable Object rootObject) {
super.setWrappedInstance(object, nestedPath, rootObject);
setIntrospectionClass(getWrappedClass());
}
// 如果cachedIntrospectionResults它持有的BeanClass并不是传入的clazz 那就清空缓存 重新来~~~
protected void setIntrospectionClass(Class<?> clazz) {
if (this.cachedIntrospectionResults != null && this.cachedIntrospectionResults.getBeanClass() != clazz) {
this.cachedIntrospectionResults = null;
}
}
private CachedIntrospectionResults getCachedIntrospectionResults() {
if (this.cachedIntrospectionResults == null) {
// forClass此方法：生成此clazz的类型结果，并且缓存了起来~~
this.cachedIntrospectionResults = CachedIntrospectionResults.forClass(getWrappedClass());
}
return this.cachedIntrospectionResults;
}
...
// 获取到此属性的处理器。此处是个BeanPropertyHandler 内部类~
@Override
@Nullable
protected BeanPropertyHandler getLocalPropertyHandler(String propertyName) {
PropertyDescriptor pd = getCachedIntrospectionResults().getPropertyDescriptor(propertyName);
return (pd != null ? new BeanPropertyHandler(pd) : null);
}
@Override
protected BeanWrapperImpl newNestedPropertyAccessor(Object object, String nestedPath) {
return new BeanWrapperImpl(object, nestedPath, this);
}
@Override
public PropertyDescriptor[] getPropertyDescriptors() {
return getCachedIntrospectionResults().getPropertyDescriptors();
}
// 获取具体某一个属性的PropertyDescriptor
@Override
public PropertyDescriptor getPropertyDescriptor(String propertyName) throws InvalidPropertyException {
BeanWrapperImpl nestedBw = (BeanWrapperImpl) getPropertyAccessorForPropertyPath(propertyName);
String finalPath = getFinalPath(nestedBw, propertyName);
PropertyDescriptor pd = nestedBw.getCachedIntrospectionResults().getPropertyDescriptor(finalPath);
if (pd == null) {
throw new InvalidPropertyException(getRootClass(), getNestedPath() + propertyName, "No property '" + propertyName + "' found");
}
return pd;
}
...
// 此处理器处理的是PropertyDescriptor
private class BeanPropertyHandler extends PropertyHandler {
private final PropertyDescriptor pd;
// 是否可读、可写 都是由PropertyDescriptor 去决定了~
// java.beans.PropertyDescriptor~~
public BeanPropertyHandler(PropertyDescriptor pd) {
super(pd.getPropertyType(), pd.getReadMethod() != null, pd.getWriteMethod() != null);
this.pd = pd;
}
...
@Override
@Nullable
public Object getValue() throws Exception {
...
ReflectionUtils.makeAccessible(readMethod);
return readMethod.invoke(getWrappedInstance(), (Object[]) null);
}
...
}
}
从继承体系上，首先我们应该能看出来BeanWrapperImpl的三重身份：
Bean包裹器
属性访问器（PropertyAccessor）
属性编辑器注册表（PropertyEditorRegistry）
从源码中继续分析还能再得出如下两个结论：
它给属性赋值调用的是Method方法，如readMethod.invoke和writeMethod.invoke
它对Bean的操作，大都委托给CachedIntrospectionResults去完成~
因此若想了解它，必然主要是要先了解java.beans.PropertyDescriptor和org.springframework.beans.CachedIntrospectionResults，首当其冲的自然还有Java内省。
Java内省Introspector
首先可以先了解下JavaBean的概念：一种特殊的类，主要用于传递数据信息。这种类中的方法主要用于访问私有的字段，且方法名符合某种命名规则。如果在两个模块之间传递信息，可以将信息封装进JavaBean中，这种对象称为“值对象”(Value Object)，或“VO”。
因此JavaBean都有如下几个特征：
属性都是私有的；
有无参的public构造方法；
对私有属性根据需要提供公有的getXxx方法以及setXxx方法；
getters必须有返回值没有方法参数；setter值没有返回值，有方法参数；
符合这些特征的类，被称为JavaBean；JDK中提供了一套API用来访问某个属性的getter/setter方法，这些API存放在java.beans中，这就是内省(Introspector)。
内省和反射的区别
反射：Java反射机制是在运行中，对任意一个类，能够获取得到这个类的所有属性和方法；它针对的是任意类
内省（Introspector）：是Java语言对JavaBean类属性、事件的处理方法
反射可以操作各种类的属性，而内省只是通过反射来操作JavaBean的属性
内省设置属性值肯定会调用seter方法，反射可以不用（反射可直接操作属性Field）
反射就像照镜子，然后能看到.class的所有，是客观的事实。内省更像主观的判断：比如看到getName()内省就会认为这个类中有name字段，但事实上并不一定会有name；通过内省可以获取bean的getter/setter
既然反射比内省比内省强大这么多，那内省用在什么时候场景呢？下面给出一个示例来说明它的用武之地：
// 就这样简单几步，就完成了表单到User对象的封装~
public void insertUser(HttpServletRequest request) throws Exception {
User user = new User();
// 遍历：根据字段名去拿值即可（此处省略判空、类型转换等细节，不在本文讨论范围）
PropertyDescriptor[] pds = Introspector.getBeanInfo(User.class).getPropertyDescriptors();
for (PropertyDescriptor pd : pds) {
pd.getWriteMethod().invoke(user, request.getParameter(pd.getName()));
}
}
通过内省可以很轻松的将form表单的内容填充进对象里面，比反射轻松省力多了。其实像MyBatis这种框架，底层都用到了Java的内省机制。
内省的API主要有Introspector、BeanInfo、PropertyDescriptor等，下面就以他三为例来操作一个JavaBean：
@Getter
@Setter
@ToString
public class Child {
private String name;
private Integer age;
}
使用Introspector + BeanInfo：
public static void main(String[] args) throws IntrospectionException {
BeanInfo beanInfo = Introspector.getBeanInfo(Child.class);
BeanDescriptor beanDescriptor = beanInfo.getBeanDescriptor();
MethodDescriptor[] methodDescriptors = beanInfo.getMethodDescriptors();
PropertyDescriptor[] propertyDescriptors = beanInfo.getPropertyDescriptors();
// 打印
System.out.println(beanDescriptor);
System.out.println("------------------------------");
Arrays.stream(methodDescriptors).forEach(x -> System.out.println(x));
System.out.println("------------------------------");
Arrays.stream(propertyDescriptors).forEach(x -> System.out.println(x));
System.out.println("------------------------------");
}
输入内容如下：
java.beans.BeanDescriptor[name=Child; beanClass=class com.fsx.bean.Child]
java.beans.MethodDescriptor[name=getClass; method=public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()]
java.beans.MethodDescriptor[name=getName; method=public java.lang.String com.fsx.bean.Child.getName()]
java.beans.MethodDescriptor[name=setAge; method=public void com.fsx.bean.Child.setAge(java.lang.Integer)]
java.beans.MethodDescriptor[name=setName; method=public void com.fsx.bean.Child.setName(java.lang.String)]
java.beans.MethodDescriptor[name=getAge; method=public java.lang.Integer com.fsx.bean.Child.getAge()]
java.beans.MethodDescriptor[name=wait; method=public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException]
java.beans.MethodDescriptor[name=notifyAll; method=public final native void java.lang.Object.notifyAll()]
java.beans.MethodDescriptor[name=notify; method=public final native void java.lang.Object.notify()]
java.beans.MethodDescriptor[name=wait; method=public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException]
java.beans.MethodDescriptor[name=hashCode; method=public native int java.lang.Object.hashCode()]
java.beans.MethodDescriptor[name=wait; method=public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException]
java.beans.MethodDescriptor[name=equals; method=public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)]
java.beans.MethodDescriptor[name=toString; method=public java.lang.String com.fsx.bean.Child.toString()]
java.beans.PropertyDescriptor[name=age; propertyType=class java.lang.Integer; readMethod=public java.lang.Integer com.fsx.bean.Child.getAge(); writeMethod=public void com.fsx.bean.Child.setAge(java.lang.Integer)]
java.beans.PropertyDescriptor[name=class; propertyType=class java.lang.Class; readMethod=public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()]
java.beans.PropertyDescriptor[name=name; propertyType=class java.lang.String; readMethod=public java.lang.String com.fsx.bean.Child.getName(); writeMethod=public void com.fsx.bean.Child.setName(java.lang.String)]
可以看到getMethodDescriptors()它把父类的MethodDescriptor也拿出来了。
而PropertyDescriptor中比较特殊的是因为有getClass()方法，因此class也算是一个PropertyDescriptor，但是它没有writeMethod哦~
关于BeanInfo，Spring在3.1提供了一个类ExtendedBeanInfo继承自它实现了功能扩展，并且提供了BeanInfoFactory来专门生产它~~~（实现类为：ExtendedBeanInfoFactory）
但是如果只想拿某一个属性的话，使用Introspector就不是那么方便了，下面介绍更为常用的PropertyDescriptor来处理某一个属性~
PropertyDescriptor 属性描述器
属性描述符描述了Java bean通过一对访问器方法导出的一个属性。上面的示例此处用PropertyDescriptor试试：
public static void main(String[] args) throws IntrospectionException {
PropertyDescriptor age = new PropertyDescriptor("age", Child.class);
System.out.println(age.getPropertyType()); //class java.lang.Integer
System.out.println(age.getDisplayName()); //age
// 最重要的两个方法~~~
System.out.println(age.getReadMethod()); //public java.lang.Integer com.fsx.bean.Child.getAge()
System.out.println(age.getWriteMethod()); //public void com.fsx.bean.Child.setAge(java.lang.Integer)
}
可以看到它可以实现更加细粒度的控制。将PropertyDescriptor类的一些主要方法描述如下：
getPropertyType()，获得属性的Class对象；
getReadMethod()，获得用于读取属性值的方法；
getWriteMethod()，获得用于写入属性值的方法；
setReadMethod(Method readMethod)，设置用于读取属性值的方法；
setWriteMethod(Method writeMethod)，设置用于写入属性值的方法。
CachedIntrospectionResults
Spring如果需要依赖注入那么就必须依靠Java内省这个特性了，说到Spring IOC与JDK内省的结合那么就不得不说一下Spring中的CachedIntrospectionResults这个类了。
它是Spring提供的专门用于缓存JavaBean的PropertyDescriptor描述信息的类，不能被应用代码直接使用。
它的缓存信息是被静态存储起来的（应用级别），因此对于同一个类型的被操作的JavaBean并不会都创建一个新的CachedIntrospectionResults，因此，这个类使用了工厂模式，使用私有构造器和一个静态的forClass工厂方法来获取实例。
public final class CachedIntrospectionResults {
// 它可以通过在spring.properties里设置这个属性，来关闭内省的缓存~~~
public static final String IGNORE_BEANINFO_PROPERTY_NAME = "spring.beaninfo.ignore";
private static final boolean shouldIntrospectorIgnoreBeaninfoClasses = SpringProperties.getFlag(IGNORE_BEANINFO_PROPERTY_NAME);
// 此处使用了SpringFactoriesLoader这个SPI来加载BeanInfoFactory,唯一实现类是ExtendedBeanInfoFactory
/** Stores the BeanInfoFactory instances. */
private static List<BeanInfoFactory> beanInfoFactories = SpringFactoriesLoader.loadFactories(
BeanInfoFactory.class, CachedIntrospectionResults.class.getClassLoader());
static final Set<ClassLoader> acceptedClassLoaders = Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(16));
static final ConcurrentMap<Class<?>, CachedIntrospectionResults> strongClassCache = new ConcurrentHashMap<>(64);
static final ConcurrentMap<Class<?>, CachedIntrospectionResults> softClassCache = new ConcurrentReferenceHashMap<>(64);
// 被包裹类的BeanInfo~~~也就是目标类
private final BeanInfo beanInfo;
// 它缓存了被包裹类的所有属性的属性描述器PropertyDescriptor。
private final Map<String, PropertyDescriptor> propertyDescriptorCache;
... // 其它的都是静态方法
// 只有它会返回一个实例，此类是单例的设计~ 它保证了每个beanClass都有一个CachedIntrospectionResults 对象，然后被缓存起来~
static CachedIntrospectionResults forClass(Class<?> beanClass) throws BeansException { ... }
}
本处理类的核心内容是Java内省getBeanInfo()以及PropertyDescriptor~注意：为了使此内省缓存生效，有个前提条件请保证了：
确保将Spring框架的Jar包和你的应用类使用的是同一个ClassLoader加载的，这样在任何情况下会允许随着应用的生命周期来清楚缓存。
因此对于web应用来说，Spring建议给web容器注册一个IntrospectorCleanupListener监听器来防止多ClassLoader布局，这样也可以有效的利用caching从而提高效率~
监听器的配置形如这样（此处以web.xml里配置为例）：
org.springframework.web.util.IntrospectorCleanupListener
说明：请保证此监听器配置在第一个位置，比ContextLoaderListener还靠前~ 此监听器能有效的防止内存泄漏问题~~~（因为内省的缓存是应用级别的全局缓存，很容易造成泄漏的~）
其实流行框架比如struts, Quartz等在使用JDK的内省时，存在没有释的内存泄漏问题~
DirectFieldAccessFallbackBeanWrapper
说完了BeanWrapperImpl，可以看看它的子类DirectFieldAccessFallbackBeanWrapper，他就像BeanWrapperImpl和DirectFieldAccessor的结合体。它先用BeanWrapperImpl.getPropertyValue()，若抛出异常了（毕竟内省不是十分靠谱，哈哈）再用DirectFieldAccessor~~~此子类在JedisClusterConnection有被使用到过，比较简单没啥太多好说的~
PropertyAccessorFactory
Spring2.5后提供的快速获取PropertyAccessor两个重要实现类的工厂。
public final class PropertyAccessorFactory {
private PropertyAccessorFactory() {
}
// 生产一个BeanWrapperImpl（最为常用）
public static BeanWrapper forBeanPropertyAccess(Object target) {
return new BeanWrapperImpl(target);
}
// 生产一个DirectFieldAccessor
public static ConfigurablePropertyAccessor forDirectFieldAccess(Object target) {
return new DirectFieldAccessor(target);
}
}
BeanWrapper使用Demo
说了这么多，是时候实战一把了~
// 省略Apple类和Size类，有需要的请参照上篇文章（加上@Getter、@Setter即可
public static void main(String[] args) {
Apple apple = new Apple();
BeanWrapper beanWrapper = PropertyAccessorFactory.forBeanPropertyAccess(apple);
// ================当作一个普通的PropertyAccessor来使用 默认情况下字段也都必须有初始值才行~===================
// 设置普通属性
beanWrapper.setPropertyValue("color", "红色"); //请保证对应字段有set方法才行，否则抛错：Does the parameter type of the setter match the return type of the getter?
// 设置嵌套属性（注意：此处能够正常work是因为有= new Size()，
// 否则报错：Value of nested property 'size' is null 下同~）
beanWrapper.setPropertyValue("size.height", 10);
// 设置集合/数组属性
beanWrapper.setPropertyValue("arrStr[0]", "arrStr");
beanWrapper.setPropertyValue("arrStr[1]", "arrStr1"); // 注意：虽然初始化时初始化过数组了，但是仍以此处的为准
// =========打印输出
System.out.println(apple); //Apple(color=红色, size=Size(height=10, width=null), arrStr=[arrStr, arrStr1], listStr=[], map={}, listList=[[]], listMap=[{}])
// 当作BeanWrapper使用
PropertyDescriptor[] propertyDescriptors = beanWrapper.getPropertyDescriptors();
PropertyDescriptor color = beanWrapper.getPropertyDescriptor("color");
System.out.println(propertyDescriptors.length); // 8
System.out.println(color); //org.springframework.beans.GenericTypeAwarePropertyDescriptor[name=color]
System.out.println(beanWrapper.getWrappedClass()); //class com.fsx.bean.Apple
System.out.println(beanWrapper.getWrappedInstance()); //Apple(color=红色, size=Size(height=10...
}
上面代码能够清晰的表示了通过BeanWrapper来操作JavaBean还是非常之简便的。
最后，上一张比较丑的结构图，画一画属性编辑器、类型转换器、属性解析器、属性访问器大致的一个关系（此图不喜勿碰）：
在这里插入图片描述
总结
BeanWrapper接口，作为Spring内部的一个核心接口，正如其名，它是bean的包裹类，即在内部中将会保存该bean的实例，提供其它一些扩展功能。
Spring对Bean的属性存取都是通过BeanWrapperImpl实现的，BeanWrapperImpl和Bean是一对一的关系，BeanWrapperImpl通过属性的读方法和写方法来存取Bean属性的。为了更加深刻的了解BeanWrapper，下篇文章会深入分析Spring BeanFactory对它的应用~
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