Spring BeanUtils源码分析

背景

在我们着手一个Java Web项目的时候，经常会遇到DO、VO、DTO对象之间的属性拷贝，若采用get、set的方法来进行赋值的话，代码会相当冗长丑陋，一般我们会采用Spring的BeanUtils类来进行属性拷贝，其基本原理就是通过Java的反射机制，下面我们来看一下源码的具体实现。

前置知识

在分析源码前，我们先温习一下以下的知识点。

java.lang.Class类

在Java中万物皆对象，而且我们在代码中写的每一个类也都是对象，是java.lang.Class类的对象。所以，每个类都有自己的实例对象，而且它们自己也都是Class类的对象。

我们来看一下Class类的构造方法：

private Class(ClassLoader loader) {
    // Initialize final field for classLoader.  The initialization value of non-null
    // prevents future JIT optimizations from assuming this final field is null.
    classLoader = loader;
}

Class类的构造方法是私有的，只有JVM可以创建该类的对象，因此我们无法在代码中通过new的方式显示声明一个Class对象。

但是，我们依然有其他方式获得Class类的对象：

1.通过类的静态成员变量

Class clazz = Test.class;

2.通过对象的getClass()方法

Class clazz = test.getClass();

3.通过Class的静态方法forName()

// forName需要传入类的全路径
Class clazz = Class.forName("destiny.iron.api.model.Test"); 

基本类型和包装类型

基本类型和其对应的包装类的Class对象是不相等的，即long.class != Long.class 。

PropertyDescriptor类

PropertyDescriptor类表示的是标准形式的Java Bean通过存取器（即get set方法）导出的一个属性，比如，我们可以通过以下方式，对对象的属性进行赋值：

public class Person {

    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Person test1 = new Person();
        test1.setName("vvvv");
        PropertyDescriptor pd = new PropertyDescriptor("name", test1.getClass());
        Method setMethod = pd.getWriteMethod();  // 还有与Wirte方法对应的Read方法
        setMethod.invoke(test1, "bbbbb");
        System.out.print(test1);
    }
}

引用类型

Java中有strong、soft、weak、phantom四种引用类型，下面介绍一下soft引用和weak引用：

• Soft Reference: 当对象是Soft reference可达时，向系统申请更多内存，GC不是直接回收它，而是当内存不足的时候才回收它。因此Soft reference适合用于构建一些缓存系统。
• Weak Reference: 弱引用的强度比软引用更弱一些，被弱引用关联的对象只能生存到下一次GC发生之前。当垃圾收集器工作时，无论当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象。

源码分析

private static void copyProperties(Object source, Object target, Class<?> editable, String... ignoreProperties)
            throws BeansException {
        // 检查source和target对象是否为null，否则抛运行时异常
        Assert.notNull(source, "Source must not be null");
        Assert.notNull(target, "Target must not be null");
        // 获取target对象的类信息
        Class<?> actualEditable = target.getClass();
        // 若editable不为null，检查target对象是否是editable类的实例，若不是则抛出运行时异常
        // 这里的editable类是为了做属性拷贝时限制用的
        // 若actualEditable和editable相同，则拷贝actualEditable的所有属性
        // 若actualEditable是editable的子类，则只拷贝editable类中的属性
        if (editable != null) {
            if (!editable.isInstance(target)) {
                throw new IllegalArgumentException("Target class [" + target.getClass().getName() +
                        "] not assignable to Editable class [" + editable.getName() + "]");
            }
            actualEditable = editable;
        }
        // 获取目标类的所有PropertyDescriptor，getPropertyDescriptors这个方法请看下方
        PropertyDescriptor[] targetPds = getPropertyDescriptors(actualEditable);
        List<String> ignoreList = (ignoreProperties != null ? Arrays.asList(ignoreProperties) : null);

        for (PropertyDescriptor targetPd : targetPds) {
            // 获取该属性对应的set方法
            Method writeMethod = targetPd.getWriteMethod();
            // 属性的set方法存在 且 该属性不包含在忽略属性列表中
            if (writeMethod != null && (ignoreList == null || !ignoreList.contains(targetPd.getName()))) {
                // 获取source类相同名字的PropertyDescriptor, getPropertyDescriptor的具体实现看下方
                PropertyDescriptor sourcePd = getPropertyDescriptor(source.getClass(), targetPd.getName());
                if (sourcePd != null) {
                    // 获取对应的get方法
                    Method readMethod = sourcePd.getReadMethod();
                    // set方法存在 且 target的set方法的入参是source的get方法返回值的父类或父接口或者类型相同
                    // 具体ClassUtils.isAssignable()的实现方式请看下面详解
                    if (readMethod != null &&
                            ClassUtils.isAssignable(writeMethod.getParameterTypes()[0], readMethod.getReturnType())) {
                        try {
                            //get方法是否是public的
                            if (!Modifier.isPublic(readMethod.getDeclaringClass().getModifiers())) {
                                //暴力反射，取消权限控制检查
                                readMethod.setAccessible(true);
                            }
                            //获取get方法的返回值
                            Object value = readMethod.invoke(source);
                            // 原理同上
                            if (!Modifier.isPublic(writeMethod.getDeclaringClass().getModifiers())) {
                                writeMethod.setAccessible(true);
                            }
                            // 将get方法的返回值 赋值给set方法作为入参
                            writeMethod.invoke(target, value);
                        }
                        catch (Throwable ex) {
                            throw new FatalBeanException(
                                    "Could not copy property '" + targetPd.getName() + "' from source to target", ex);
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }

getPropertyDescriptors源码：

    public static PropertyDescriptor[] getPropertyDescriptors(Class<?> clazz) throws BeansException {
        // CachedIntrospectionResults类是对PropertyDescriptor的一个封装实现，看forClass方法的实现
        CachedIntrospectionResults cr = CachedIntrospectionResults.forClass(clazz);
        return cr.getPropertyDescriptors();
    }
    
    @SuppressWarnings("unchecked")
    static CachedIntrospectionResults forClass(Class<?> beanClass) throws BeansException {
        // strongClassCache的声明如下：
        // strongClassCache = new ConcurrentHashMap<Class<?>, CachedIntrospectionResults>(64);
        // 即将Class作为key，CachedIntrospectionResults作为value的map，
        // 由于线程安全的需要，使用ConcurrentHashMap作为实现
        CachedIntrospectionResults results = strongClassCache.get(beanClass);
        if (results != null) {
            return results;
        }
        // 若strongClassCache中不存在，则去softClassCache去获取，softClassCache的声明如下
        // softClassCache = new ConcurrentReferenceHashMap<Class<?>, CachedIntrospectionResults>(64);
        // ConcurrentReferenceHashMap是Spring实现的可以指定entry引用级别的ConcurrentHashMap，默认的引用级别是soft，可以防止OOM
        results = softClassCache.get(beanClass);
        if (results != null) {
            return results;
        }

        results = new CachedIntrospectionResults(beanClass);
        ConcurrentMap<Class<?>, CachedIntrospectionResults> classCacheToUse;
        // isCacheSafe方法检查给定的beanClass是否由入参中的classloader或者此classloader的祖先加载的（双亲委派的原理）
        // isClassLoaderAccepted检查加载beanClass的classloader是否在可以接受的classloader的集合中 或者是集合中classloader的祖先
        if (ClassUtils.isCacheSafe(beanClass, CachedIntrospectionResults.class.getClassLoader()) ||
                isClassLoaderAccepted(beanClass.getClassLoader())) {
            classCacheToUse = strongClassCache;
        }
        else {
            if (logger.isDebugEnabled()) {
                logger.debug("Not strongly caching class [" + beanClass.getName() + "] because it is not cache-safe");
            }
            classCacheToUse = softClassCache;
        }
        // 根据classloader的结果，将类信息加载到对应的缓存中
        CachedIntrospectionResults existing = classCacheToUse.putIfAbsent(beanClass, results);
        return (existing != null ? existing : results);
    }

isAssignable源码：

    public static boolean isAssignable(Class<?> lhsType, Class<?> rhsType) {
        Assert.notNull(lhsType, "Left-hand side type must not be null");
        Assert.notNull(rhsType, "Right-hand side type must not be null");
        // 若左边类型 是右边类型的父类、父接口，或者左边类型等于右边类型
        if (lhsType.isAssignableFrom(rhsType)) {
            return true;
        }
        // 左边入参是否是基本类型
        if (lhsType.isPrimitive()) {
            //primitiveWrapperTypeMap是从包装类型到基本类型的map，将右边入参转化为基本类型
            Class<?> resolvedPrimitive = primitiveWrapperTypeMap.get(rhsType);
            if (lhsType == resolvedPrimitive) {
                return true;
            }
        }
        else {
            // 将右边入参转化为包装类型
            Class<?> resolvedWrapper = primitiveTypeToWrapperMap.get(rhsType);
            if (resolvedWrapper != null && lhsType.isAssignableFrom(resolvedWrapper)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

ClassUtils.isAssignable()方法扩展了Class的isAssignableFrom()方法，即将Java的基本类型和包装类型做了兼容。

总结

一个看似简单的BeanUtils工具类，其实里面包含的Java基础的知识点非常多，包括类型信息、反射、线程安全、引用类型、类加载器等。Spring的BeanUtils的实现里使用了ConcurrentHashMap作为缓存，每次去获取PropertyDescriptor时，可以直接去缓存里面获取，而不必每次都去调用native方法，所以Spring的BeanUtils的性能还是很不错的。

原文链接

https://segmentfault.com/a/11...