springboot中@Value的工作原理

我们知道springboot中的Bean组件的成员变量(属性)如果加上了@Value注解，可以从有效的配置属性资源中找到配置项进行绑定，那么这一切是怎么发生的呢？下文将简要分析一下@Value的工作原理。

springboot版本: springboot-2.0.6.RELEASE

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概述

springboot启动过程中，有两个比较重要的过程，如下:
1 扫描，解析容器中的bean注册到beanFactory上去，就像是信息登记一样。
2 实例化、初始化这些扫描到的bean。

@Value的解析就是在第二个阶段。BeanPostProcessor定义了bean初始化前后用户可以对bean进行操作的接口方法，它的一个重要实现类AutowiredAnnotationBeanPostProcessor正如javadoc所说的那样，为bean中的@Autowired和@Value注解的注入功能提供支持。

解析流程

调用链时序图

@Value解析过程中的主要调用链，我用以下时序图来表示:

这里先简单介绍一下图上的几个类的作用。

AbstractAutowireCapableBeanFactory: 提供了bean创建，属性填充，自动装配，初始胡。支持自动装配构造函数，属性按名称和类型装配。实现了AutowireCapableBeanFactory接口定义的createBean方法。

AutowiredAnnotationBeanPostProcessor: 装配bean中使用注解标注的成员变量，setter方法, 任意的配置方法。比较典型的是@Autowired注解和@Value注解。

InjectionMetadata: 类的注入元数据，可能是类的方法或属性等，在AutowiredAnnotationBeanPostProcessor类中被使用。

AutowiredFieldElement: 是AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的一个私有内部类，继承InjectionMetadata.InjectedElement，描述注解的字段。

StringValueResolver: 一个定义了处置字符串值的接口，只有一个接口方法resolveStringValue，可以用来解决占位符字符串。本文中的主要实现类在PropertySourcesPlaceholderConfigurer#processProperties方法中通过lamda表达式定义的。供ConfigurableBeanFactory类使用。

PropertySourcesPropertyResolver: 属性资源处理器，主要功能是获取PropertySources属性资源中的配置键值对。

PropertyPlaceholderHelper: 一个工具类，用来处理带有占位符的字符串。形如${name}的字符串在该工具类的帮助下，可以被用户提供的值所替代。替代途经可能通过Properties实例或者PlaceholderResolver(内部定义的接口)。

PropertyPlaceholderConfigurerResolver: 上一行所说的PlaceholderResolver接口的一个实现类，是PropertyPlaceholderConfigurer类的一个私有内部类。实现方法resolvePlaceholder中调用了外部类的resolvePlaceholder方法。

调用链说明

这里主要介绍一下调用链中的比较重要的方法。

AbstractAutowireCapableBeanFactory#populateBean方法用于填充bean属性，执行完后可获取属性装配后的bean。

protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, BeanWrapper bw) {       
...
if (hasInstAwareBpps) {
	// 遍历所有InstantiationAwareBeanPostProcessor实例设置属性字段值。
	for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
		// AutowiredAnnotationBeanPostProcessor会进入此分支
		if (bp instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {
			InstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (InstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
			pvs = ibp.postProcessPropertyValues(pvs, filteredPds, bw.getWrappedInstance(), beanName);
		//上行代码执行后,bw.getWrappedInstance()就得到了@Value注解装配属性后的bean了
			if (pvs == null) {
				return;
			}
		}
	}
}
...
}

InjectionMetadata#inject逐个装配bean的配置属性。

public void inject(Object target, @Nullable String beanName, @Nullable PropertyValues pvs) throws Throwable {
	Collection<InjectedElement> checkedElements = this.checkedElements;
	Collection<InjectedElement> elementsToIterate =
			(checkedElements != null ? checkedElements : this.injectedElements);
	if (!elementsToIterate.isEmpty()) {
	    // 依次注入属性
		for (InjectedElement element : elementsToIterate) {
			if (logger.isDebugEnabled()) {
				logger.debug("Processing injected element of bean '" + beanName + "': " + element);
			}
			element.inject(target, beanName, pvs);
		}
	}
}

PropertyPlaceholderHelper#parseStringValue解析属性值

/**
 *  一个参数示例 value = "${company.ceo}"
 *
 */
protected String parseStringValue(
		String value, PlaceholderResolver placeholderResolver, Set<String> visitedPlaceholders) {

	StringBuilder result = new StringBuilder(value);

	// this.placeholderPrefix = "${"
	int startIndex = value.indexOf(this.placeholderPrefix);
	while (startIndex != -1) {
		// 占位符的结束位置，以value = "${company.ceo}"为例,endIndex=13
		int endIndex = findPlaceholderEndIndex(result, startIndex);
		if (endIndex != -1) {
			// 获取{}里的真正属性名称，此例为"company.ceo"
			String placeholder = result.substring(startIndex + this.placeholderPrefix.length(), endIndex);
			String originalPlaceholder = placeholder;
			if (!visitedPlaceholders.add(originalPlaceholder)) {
				throw new IllegalArgumentException(
						"Circular placeholder reference '" + originalPlaceholder + "' in property definitions");
			}
			// Recursive invocation, parsing placeholders contained in the placeholder key.
			// 递归调用本方法，因为属性键中可能仍然有占位符
			placeholder = parseStringValue(placeholder, placeholderResolver, visitedPlaceholders);
			// Now obtain the value for the fully resolved key...
			// 获取属性键placeholder对应的属性值
			String propVal = placeholderResolver.resolvePlaceholder(placeholder);
			// 此处逻辑是当company.ceo=${bi:li}时,company.ceo最终被li所替代的原因
			// 所以配置文件中，最好不要出现类似${}的东西，因为它本身就会被spring框架所解析
			if (propVal == null && this.valueSeparator != null) {
				int separatorIndex = placeholder.indexOf(this.valueSeparator);
				if (separatorIndex != -1) {
					String actualPlaceholder = placeholder.substring(0, separatorIndex);
					String defaultValue = placeholder.substring(separatorIndex + this.valueSeparator.length());
					propVal = placeholderResolver.resolvePlaceholder(actualPlaceholder);
					if (propVal == null) {
						propVal = defaultValue;
					}
				}
			}
			if (propVal != null) {
				// Recursive invocation, parsing placeholders contained in the
				// previously resolved placeholder value.
				propVal = parseStringValue(propVal, placeholderResolver, visitedPlaceholders);
				// 将${company.ceo}替换为li
				result.replace(startIndex, endIndex + this.placeholderSuffix.length(), propVal);
				if (logger.isTraceEnabled()) {
					logger.trace("Resolved placeholder '" + placeholder + "'");
				}
				startIndex = result.indexOf(this.placeholderPrefix, startIndex + propVal.length());
			}
			else if (this.ignoreUnresolvablePlaceholders) {
				// Proceed with unprocessed value.
				startIndex = result.indexOf(this.placeholderPrefix, endIndex + this.placeholderSuffix.length());
			}
			else {
				throw new IllegalArgumentException("Could not resolve placeholder '" +
						placeholder + "'" + " in value \"" + value + "\"");
			}
			visitedPlaceholders.remove(originalPlaceholder);
		}
		else {
			startIndex = -1;
		}
	}

	return result.toString();
}

总结

@Value注解标注的bean属性装配是依靠AutowiredAnnotationBeanPostProcessor在bean的实例化、初始化阶段完成的。