1. 揭秘Spring类型转换 - 框架设计的基石 - BAT的乌托邦

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✍前言

你好，我是YourBatman。
Spring Framework是一个现代化的框架，俨然已发展成为Java开发的基石。随着高度封装、高度智能化的Spring Boot的普及，发现团队内越来越少的人知道其深层次机制，哪怕只有一点点。这是让Spirng团队开心，但却是让使用的团队比较担忧的现象。

若运行一个完全黑箱程序无疑像抱着一个定时炸弹，总是如履薄冰、战战兢兢。团队内需要这样的同学来为它保驾护航，惊爆之时方可泰然自诺。所以，你愿意pick吗？
本系列将讨论Spring Framework里贯穿其上下文，具有举足轻重地位的一个模块：类型转换（也可叫数据转换）。

✍正文

Java是个多类型且强类型语言，类型转换这个概念对它来说并不陌生。比如：

自动类型转换（隐式）：小类型 -> 大类型。eg：int a = 10; double b = a;
强制类型转换（显式）：大类型 -> 小类型。eg：double a = 10.123; int b = (int)a;
- 说明：强转有可能产生精度丢失
调用API类型转换：常见的是字符串和其它类型的互转。eg：parseInt(String); parseBoolean(String); JSON.toJSONString(Obj); LocalDate.parse(String)
- 说明：API可能来自于JDK提供、一方库、二方库、三方库提供

在企业级开发环境中，会遇到更为复杂的数据转换场景，譬如说：

输入/传入一个规格字符串（如1,2,3,4），转换为一个数组
输入/传入一个JSON串（如{"name":"YourBatman","age":18}），转换为一个Person对象
输入/传入一个URL串（如：C:/myfile.txt、classpath:myfile.txt），转换为一个org.springframework.core.io.Resource对象

虽说数据输入/传入绝大部分都会是字符串（如Http请求信息、XML配置信息），但结构可以千差万别，那么这就必然会涉及到大量的数据类型、结构转换的逻辑。倘若这都需要程序员自己手动编码做转换处理，那会让人望而生畏甚至怯步。
还好我们有Spring。从本文起，A哥就帮你解密Spring Framework它是如何帮你接管类型转换，实现“自动化”的。有了此部分知识的储备，后续再讨论自动化数据绑定、自动化数据校验、Spring Boot松散绑定等，一切都变得容易接受得多。

说明：类型转换其实每个框架都会存在，其中Java领域以Spring的实现最为经典，学会后便可举一反三

Spring类型转换

Spring的类型转换也并非一步到位。完全掌握Spring的类型转换并非易事，需要有一定的脉络按步骤进行。本文作为类型转换系列第一篇文章，将绘制目录大纲，将从以下几个方面逐步展开讨论。

早期类型转换之PropertyEditor

早期的Spirng（3.0之前）类型转换是基于Java Beans接口java.beans.PropertyEditor来实现的（全部继承自PropertyEditorSupport）：

public interface PropertyEditor {
 ... // String -> Object void setAsText(String text) throws java.lang.IllegalArgumentException; // Object -> String String getAsText(); ...}

这类实现举例有：

StringArrayPropertyEditor：,分隔的字符串和String[]类型互转
PropertiesEditor：键值对字符串和Properties类型互转
IntegerEditor：字符串和Integer类型互转
...

基于PropertyEditor的类型转换作为一种古老的、遗留下来的方式，是具有一些设计缺陷的，如：职责不单一，类型不安全，只能实现String类型的转换等。虽然自Spring 3.0起提供了现代化的类型转换接口，但是此部分机制一直得以保留，保证了向下兼容性。

说明：Spring 3.0之前在Java领域还未完全站稳脚跟，因此良好的向下兼容显得尤为重要
这块内容将在本系列后面具体篇章中得到专题详解，敬请关注。

新一代类型转换接口Converter、GenericConverter

为了解决PropertyEditor作为类型转换方式的设计缺陷，Spring 3.0版本重新设计了一套类型转换接口，其中主要包括：

Converter<S, T>：Source -> Target类型转换接口，适用于1:1转换
- StringToPropertiesConverter：将String类型转换为Properties
  - StringToBooleanConverter：将String类型转换为Boolean
  - EnumToIntegerConverter：将Enum类型转换为Integer
ConverterFactory<S, R>：Source -> R类型转换接口，适用于1:N转换
- StringToEnumConverterFactory：将String类型转任意Enum
  - StringToNumberConverterFactory：将String类型转为任意数字（可以是int、long、double等等）
- NumberToNumberConverterFactory：数字类型转为数字类型（如int到long，long到double等等）
GenericConverter：更为通用的类型转换接口，适用于N:N转换
- ObjectToCollectionConverter：任意集合类型转为任意集合类型（如List<String>转为List<Integer> / Set<Integer>都使用此转换器）
- CollectionToArrayConverter：解释基本同上
- MapToMapConverter：解释基本同上
ConditionalConverter：条件转换接口。可跟上面3个接口组合使用，提供前置条件判断验证

重新设计的这套接口，解决了PropertyEditor做类型转换存在的所有缺陷，且具有非常高的灵活性和可扩展性。但是，每个接口独立来看均具有一定的局限性，只有使用组合拳方才有最大威力。当然喽，这也造成学习曲线变得陡峭。据我了解，很少有同学搞得清楚新的这套类型转换机制，特别容易混淆。倘若你掌握了是不是自己价值又提升了呢？不信你细品？
这块内容将在本系列后面具体篇章中得到专题详解，敬请关注。

新一代转换服务接口：ConversionService

从上一小节我们知道，新的这套接口中，Converter、ConverterFactory、GenericConverter它们三都着力于完成类型转换。对于使用者而言，如果做个类型转换需要了解到这三套体系无疑成本太高，因此就有了ConversionService用于整合它们三，统一化接口操作。
此接口也是Spring 3.0新增，用于统一化 底层类型转换实现的差异，对外提供统一服务，所以它也被称作类型转换的门面接口，从接口名称xxxService也能看出来其设计思路。它主要有两大实现：

GenericConversionService：提供模版实现，如转换器的注册、删除、匹配查找等，但并不内置转换器实现
DefaultConversionService：继承自GenericConversionService。在它基础上默认注册了非常多的内建的转换器实现，从而能够实现绝大部分的类型转换需求

ConversionService转换服务它贯穿于Spring上下文ApplicationContext的多项功能，包括但不限于：BeanWrapper处理Bean属性、DataBinder数据绑定、PropertySource外部化属性处理等等。因此想要进一步深入了解的话，ConversionService是你绕不过去的坎。

说明：很多小伙伴问WebConversionService是什么场景下使用？我说：它并非Spirng Framework的API，而属于Spring Boot提供的增强，且起始于2.x版本，这点需引起注意
这块内容将在本系列后面具体篇章中得到专题详解，敬请关注。

类型转换整合格式化器Formatter

Spring 3.0还新增了一个Formatter<T>接口，作用为：将Object格式化为类型T。从语义上理解它也具有类型转换（数据转换的作用），相较于Converter<S,T>它强调的是格式化，因此一般用于时间/日期、数字（小数、分数、科学计数法等等）、货币等场景，举例它的实现：

DurationFormatter：字符串和Duration类型的互转
CurrencyUnitFormatter：字符串和javax.money.CurrencyUnit货币类型互转
DateFormatter：字符串和java.util.Date类型互转。这个就使用得太多了，它默认支持什么格式？支持哪些输出方式，这将在后文详细描述
......

为了和类型转换服务ConversionService完成整合，对外只提供统一的API。Spring提供了FormattingConversionService专门用于整合Converter和Formatter，从而使得两者具有一致的编程体验，对开发者更加友好。
这块内容将在本系列后面具体篇章中得到专题详解，敬请关注。

类型转换底层接口TypeConvert

定义类型转换方法的接口，它在Spring 2.0就已经存在。在还没有ConversionService之前，它的类型转换动作均委托给已注册的PropertyEditor来完成。但自3.0之后，这个转换动作可能被PropertyEditor来做，也可能交给ConversionService处理。
它一共提供三个重载方法：

// @since 2.0
public interface TypeConverter {
 // value：待转换的source源数据
 // requiredType：目标类型targetType
 // methodParam：转换的目标方法参数，主要为了分析泛型类型，可能为null
 // field：目标的反射字段，为了泛型，可能为null
 <T> T convertIfNecessary(Object value, Class<T> requiredType) throws TypeMismatchException; <T> T convertIfNecessary(Object value, Class<T> requiredType, MethodParameter methodParam) throws TypeMismatchException; <T> T convertIfNecessary(Object value, Class<T> requiredType, Field field) throws TypeMismatchException;
}

它是Spring内部使用类型转换的入口，最终委托给PropertyEditor或者注册到ConversionService里的转换器去完成。它的主要实现有：

TypeConverterSupport：@since 3.2。继承自PropertyEditorRegistrySupport，它主要是为子类BeanWrapperImpl提供功能支撑。作用有如下两方面：
1. 提供对默认编辑器（支持JDK内置类型的转换如：Charset、Class、Class[]、Properties、Collection等等）和自定义编辑器的管理（PropertyEditorRegistry#registerCustomEditor）
2. 提供get/set方法，把ConversionService管理上（可选依赖，可为null）
数据绑定相关：因为数据绑定强依赖于类型转换，因此数据绑定涉及到的属性访问操作将会依赖于此组件，不管是直接访问属性的DirectFieldAccessor还是功能更强大的BeanWrapperImpl均是如此

总的来说，TypeConverter能把类型的各种实现、API收口于此，Spring把类型转换的能力都转嫁到TypeConverter这个API里面去了。虽然方便了使用，但其内部实现原理稍显复杂，同样的这块内容将在本系列后面具体篇章中得到专题详解，敬请关注。

Spring Boot使用增强

在传统Spring Framework场景下，若想使用ConversionService还得手动档去配置，这对于不太了解其运行机制的同学无疑是有使用门槛的。而在Spring Boot场景下这一切都会变得简单许多，可谓使用起来愈发方便了。
另外，Spring Boot在内建转换器的基础上额外扩展了不少实用转换器，形如：

StringToFileConverter：String -> File
NumberToDurationConverter：
DelimitedStringToCollectionConverter：
......

✍总结

基于配置来控制程序运行总比你修改程序代码来得更优雅、更富弹性，但这是需要依赖于数据绑定、数据校验等功能的，而它们又依赖于类型转换。

虽说几乎所有的框架都会有类型转换的功能模块，但Spring的可能是最为通用、最为经典的存在。因此本系列专题讲解Spring Framework的类型转换，旨在能够帮你你撬开通往跃升的大门，节节攀高。

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