Spring Cloud 中自定义外部化扩展机制原理及实战

Spring Cloud针对Environment的属性源功能做了增强，

在spring-cloud-contenxt这个包中，提供了PropertySourceLocator接口，用来实现属性文件加载的扩展。我们可以通过这个接口来扩展自己的外部化配置加载。这个接口的定义如下

public interface PropertySourceLocator {

   /**
    * @param environment The current Environment.
    * @return A PropertySource, or null if there is none.
    * @throws IllegalStateException if there is a fail-fast condition.
    */
   PropertySource<?> locate(Environment environment);
}

locate这个抽象方法，需要返回一个PropertySource对象。

这个PropertySource就是Environment中存储的属性源。 也就是说，我们如果要实现自定义外部化配置加载，只需要实现这个接口并返回PropertySource即可。

按照这个思路，我们按照下面几个步骤来实现外部化配置的自定义加载。

自定义PropertySource#

既然PropertySourceLocator需要返回一个PropertySource，那我们必须要定义一个自己的PropertySource，来从外部获取配置来源。

GpDefineMapPropertySource 表示一个以Map结果作为属性来源的类。

/**
 * 咕泡教育，ToBeBetterMan
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 * 微信公众号： 跟着Mic学架构
 * https://ke.gupaoedu.cn
 * 使用Map作为属性来源。
 **/
public class GpDefineMapPropertySource extends MapPropertySource {
    /**
     * Create a new {@code MapPropertySource} with the given name and {@code Map}.
     *
     * @param name   the associated name
     * @param source the Map source (without {@code null} values in order to get
     *               consistent {@link #getProperty} and {@link #containsProperty} behavior)
     */
    public GpDefineMapPropertySource(String name, Map<String, Object> source) {
        super(name, source);
    }

    @Override
    public Object getProperty(String name) {
        return super.getProperty(name);
    }

    @Override
    public String[] getPropertyNames() {
        return super.getPropertyNames();
    }
}

扩展PropertySourceLocator#

扩展PropertySourceLocator，重写locate提供属性源。

而属性源是从gupao.json文件加载保存到自定义属性源GpDefineMapPropertySource中。

public class GpJsonPropertySourceLocator implements PropertySourceLocator {

    //json数据来源
    private final static String DEFAULT_LOCATION="classpath:gupao.json";
    //资源加载器
    private final ResourceLoader resourceLoader=new DefaultResourceLoader(getClass().getClassLoader());

    @Override
    public PropertySource<?> locate(Environment environment) {
        //设置属性来源
        GpDefineMapPropertySource jsonPropertySource=new GpDefineMapPropertySource
                ("gpJsonConfig",mapPropertySource());
        return jsonPropertySource;
    }

    private Map<String,Object> mapPropertySource(){
        Resource resource=this.resourceLoader.getResource(DEFAULT_LOCATION);
        if(resource==null){
            return null;
        }
        Map<String,Object> result=new HashMap<>();
        JsonParser parser= JsonParserFactory.getJsonParser();
        Map<String,Object> fileMap=parser.parseMap(readFile(resource));
        processNestMap("",result,fileMap);
        return result;
    }
    //加载文件并解析
    private String readFile(Resource resource){
        FileInputStream fileInputStream=null;
        try {
            fileInputStream=new FileInputStream(resource.getFile());
            byte[] readByte=new byte[(int)resource.getFile().length()];
            fileInputStream.read(readByte);
            return new String(readByte,"UTF-8");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            if(fileInputStream!=null){
                try {
                    fileInputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        return null;
    }
	//解析完整的url保存到result集合。 为了实现@Value注入
    private void processNestMap(String prefix,Map<String,Object> result,Map<String,Object> fileMap){
        if(prefix.length()>0){
            prefix+=".";
        }
        for (Map.Entry<String, Object> entrySet : fileMap.entrySet()) {
            if (entrySet.getValue() instanceof Map) {
                processNestMap(prefix + entrySet.getKey(), result, (Map<String, Object>) entrySet.getValue());
            } else {
                result.put(prefix + entrySet.getKey(), entrySet.getValue());
            }
        }
    }
}

Spring.factories#

在/META-INF/spring.factories文件中，添加下面的spi扩展，让Spring Cloud启动时扫描到这个扩展从而实现GpJsonPropertySourceLocator的加载。

org.springframework.cloud.bootstrap.BootstrapConfiguration=\
  com.gupaoedu.env.GpJsonPropertySourceLocator

编写controller测试#

@RestController
public class ConfigController {
    @Value("${custom.property.message}")
    private String name;
    
    @GetMapping("/")
    public String get(){
        String msg=String.format("配置值:%s",name);
        return msg;
    }
}

阶段性总结#

通过上述案例可以发现，基于Spring Boot提供的PropertySourceLocator扩展机制，可以轻松实现自定义配置源的扩展。

于是，引出了两个问题。

1. PropertySourceLocator是在哪个被触发的？
2. 既然能够从gupao.json中加载数据源，是否能从远程服务器上加载呢？

PropertySourceLocator加载原理#

先来探索第一个问题，PropertySourceLocator的执行流程。

SpringApplication.run#

在spring boot项目启动时，有一个prepareContext的方法，它会回调所有实现了ApplicationContextInitializer的实例，来做一些初始化工作。

ApplicationContextInitializer是Spring框架原有的东西， 它的主要作用就是在,ConfigurableApplicationContext类型(或者子类型)的ApplicationContext做refresh之前，允许我们对ConfiurableApplicationContext的实例做进一步的设置和处理。

它可以用在需要对应用程序上下文进行编程初始化的web应用程序中，比如根据上下文环境来注册propertySource，或者配置文件。而Config 的这个配置中心的需求恰好需要这样一个机制来完成。

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
   //省略代码...
        prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
   //省略代码
    return context;
}

PropertySourceBootstrapConfiguration.initialize#

其中,PropertySourceBootstrapConfiguration就实现了ApplicationContextInitializer，initialize方法代码如下。

@Override
public void initialize(ConfigurableApplicationContext applicationContext) {
    List<PropertySource<?>> composite = new ArrayList<>();
    //对propertySourceLocators数组进行排序，根据默认的AnnotationAwareOrderComparator
    AnnotationAwareOrderComparator.sort(this.propertySourceLocators);
    boolean empty = true;
    //获取运行的环境上下文
    ConfigurableEnvironment environment = applicationContext.getEnvironment();
    for (PropertySourceLocator locator : this.propertySourceLocators) {
        //回调所有实现PropertySourceLocator接口实例的locate方法，并收集到source这个集合中。
        Collection<PropertySource<?>> source = locator.locateCollection(environment);
        if (source == null || source.size() == 0) { //如果source为空，直接进入下一次循环
            continue;
        }
        //遍历source，把PropertySource包装成BootstrapPropertySource加入到sourceList中。
        List<PropertySource<?>> sourceList = new ArrayList<>();
        for (PropertySource<?> p : source) {
            sourceList.add(new BootstrapPropertySource<>(p));
        }
        logger.info("Located property source: " + sourceList);
        composite.addAll(sourceList);//将source添加到数组
        empty = false; //表示propertysource不为空
    }
     //只有propertysource不为空的情况，才会设置到environment中
    if (!empty) {
        //获取当前Environment中的所有PropertySources.
        MutablePropertySources propertySources = environment.getPropertySources();
        String logConfig = environment.resolvePlaceholders("${logging.config:}");
        LogFile logFile = LogFile.get(environment);
       // 遍历移除bootstrapProperty的相关属性
        for (PropertySource<?> p : environment.getPropertySources()) {
            
            if (p.getName().startsWith(BOOTSTRAP_PROPERTY_SOURCE_NAME)) {
                propertySources.remove(p.getName());
            }
        }
        //把前面获取到的PropertySource，插入到Environment中的PropertySources中。
        insertPropertySources(propertySources, composite);
        reinitializeLoggingSystem(environment, logConfig, logFile);
        setLogLevels(applicationContext, environment);
        handleIncludedProfiles(environment);
    }
}

上述代码逻辑说明如下。

1. 首先this.propertySourceLocators，表示所有实现了PropertySourceLocators接口的实现类，其中就包括我们前面自定义的GpJsonPropertySourceLocator。
2. 根据默认的 AnnotationAwareOrderComparator 排序规则对propertySourceLocators数组进行排序。
3. 获取运行的环境上下文ConfigurableEnvironment
4. 遍历propertySourceLocators时

• 调用 locate 方法，传入获取的上下文environment
• 将source添加到PropertySource的链表中
• 设置source是否为空的标识标量empty

5. source不为空的情况，才会设置到environment中

• 返回Environment的可变形式，可进行的操作如addFirst、addLast
• 移除propertySources中的bootstrapProperties
• 根据config server覆写的规则，设置propertySources
• 处理多个active profiles的配置信息

注意：this.propertySourceLocators这个集合中的PropertySourceLocator，是通过自动装配机制完成注入的，具体的实现在BootstrapImportSelector这个类中。

ApplicationContextInitializer的理解和使用#

ApplicationContextInitializer是Spring框架原有的东西， 它的主要作用就是在,ConfigurableApplicationContext类型(或者子类型)的ApplicationContext做refresh之前，允许我们对ConfiurableApplicationContext的实例做进一步的设置和处理。

它可以用在需要对应用程序上下文进行编程初始化的web应用程序中，比如根据上下文环境来注册propertySource，或者配置文件。而Config 的这个配置中心的需求恰好需要这样一个机制来完成。

创建一个TestApplicationContextInitializer#

public class TestApplicationContextInitializer implements ApplicationContextInitializer<ConfigurableApplicationContext>{
    @Override
    public void initialize(ConfigurableApplicationContext applicationContext) {
        ConfigurableEnvironment ce=applicationContext.getEnvironment();
        for(PropertySource<?> propertySource:ce.getPropertySources()){
            System.out.println(propertySource);
        }
        System.out.println("--------end");
    }
}

添加spi加载#

创建一个文件/resources/META-INF/spring.factories。添加如下内容

org.springframework.context.ApplicationContextInitializer= \
  com.gupaoedu.example.springcloudconfigserver9091.TestApplicationContextInitializer

在控制台就可以看到当前的PropertySource的输出结果。

ConfigurationPropertySourcesPropertySource {name='configurationProperties'}
StubPropertySource {name='servletConfigInitParams'}
StubPropertySource {name='servletContextInitParams'}
PropertiesPropertySource {name='systemProperties'}
OriginAwareSystemEnvironmentPropertySource {name='systemEnvironment'}
RandomValuePropertySource {name='random'}
MapPropertySource {name='configServerClient'}
MapPropertySource {name='springCloudClientHostInfo'}
OriginTrackedMapPropertySource {name='applicationConfig: [classpath:/application.yml]'}
MapPropertySource {name='kafkaBinderDefaultProperties'}
MapPropertySource {name='defaultProperties'}
MapPropertySource {name='springCloudDefaultProperties'}

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