SpringMVC-@InitBinder

半夏之沫

前言

@InitBinder注解修饰的方法用于初始化WebDataBinder对象,能够实现:从request获取到handler方法中由@RequestParam注解或@PathVariable注解修饰的参数后,假如获取到的参数类型与handler方法上的参数类型不匹配,此时可以使用初始化好的WebDataBinder对获取到的参数进行类型处理。一个经典的例子就是handler方法上的参数类型为Date,而从request中获取到的参数类型是字符串,SpringMVC在默认情况下无法实现字符串转Date,此时可以在由@InitBinder注解修饰的方法中为WebDataBinder对象注册CustomDateEditor,从而使得WebDataBinder能将从request中获取到的字符串再转换为Date对象。

通常,如果在@ControllerAdvice注解修饰的类中使用@InitBinder注解,此时@InitBinder注解修饰的方法所做的事情全局生效(前提是@ControllerAdvice注解没有设置basePackages字段);如果在@Controller注解修饰的类中使用@InitBinder注解,此时@InitBinder注解修饰的方法所做的事情仅对当前Controller生效。本篇文章将结合简单例子,对@InitBinder注解的使用,原理进行学习。

SpringBoot版本:2.4.1

正文

一. @InitBinder注解使用说明

以前言中提到的字符串转Date为例,对@InitBinder的使用进行说明。

@RestController
public class LoginController {

    private static final String DATE_STRING = "20200620";

    private static final SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("yyyyMMdd");

    private final Student student;

    public LoginController() {
        student = new Student();
        student.setName("Lee");
        student.setAge(20);
        student.setSex("male");
        try {
            student.setDate(dateFormat.parse(DATE_STRING));
        } catch (ParseException e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }

    @RequestMapping(value = "/api/v1/student/date", method = RequestMethod.GET)
    public ResponseEntity<Object> getStudentByDate(@RequestParam(name = "date") Date date) {
        if (student.getDate().equals(date)) {
            return new ResponseEntity<>(student, HttpStatus.OK);
        } else {
            return new ResponseEntity<>(String.format("get student failed by date: %s", date.toString()), HttpStatus.BAD_REQUEST);
        }
    }

}

@Data
public class Student {

    private String name;
    private int age;
    private String sex;
    private Date date;

}

上面写好了一个简单的Controller,其中有一个Student成员变量,用于客户端获取,getStudentByDate()接口实现从请求中获取日期并与Controller中的Student对象的日期进行对比,如果一致,则向客户端返回Student对象。

然后在单元测试中使用TestRestTemplate模拟客户端向服务端发起请求。程序如下。

@ExtendWith(SpringExtension.class)
@SpringBootTest(webEnvironment = SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT)
@ActiveProfiles
class LoginControllerTest {

    private static final SimpleDateFormat DATE_FORMAT = new SimpleDateFormat("yyyyMMdd");

    @Autowired
    private TestRestTemplate restTemplate;

    @Test
    void givenDateStringAndConvertedByWebDataBinder_whenGetStudentByDate_thenGetStudentSuccess() throws Exception {
        String dateString = "20200620";
        String url = "/api/v1/student/date?date=" + dateString;

        ResponseEntity<Student> response = restTemplate.getForEntity(url, Student.class);

        assertThat(response.getBody() != null, is(true));
        assertThat(response.getBody().getName(), is("Lee"));
        assertThat(response.getBody().getAge(), is(20));
        assertThat(response.getBody().getSex(), is("male"));
        assertThat(response.getBody().getDate(), is(DATE_FORMAT.parse(dateString)));
    }

}

由于此时并没有使用@InitBinder注解修饰的方法向WebDataBinder注册CustomDateEditor对象,运行测试程序时断言会无法通过,报错如下所示。

Resolved [org.springframework.web.method.annotation.MethodArgumentTypeMismatchException: Failed to convert value of type 'java.lang.String' to required type 'java.util.Date'; nested exception is org.springframework.core.convert.ConversionFailedException: Failed to convert from type [java.lang.String] to type [@org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam java.util.Date] for value '20200620'; nested exception is java.lang.IllegalArgumentException]

由于无法将字符串转换为Date,导致了参数类型不匹配的异常。下面使用@ControllerAdvice注解和@InitBinder注解为WebDataBinder添加CustomDateEditor对象,使SpringMVC框架为我们实现字符串转Date

@ControllerAdvice
public class GlobalControllerAdvice {

    @InitBinder
    public void setDateEditor(WebDataBinder binder) {
        binder.registerCustomEditor(Date.class,
                new CustomDateEditor(new SimpleDateFormat("yyyyMMdd"), false));
    }

}

此时再执行测试程序,所有断言通过。

小节:由@InitBinder注解修饰的方法返回值类型必须为void,入参必须为WebDataBinder对象实例。如果在@Controller注解修饰的类中使用@InitBinder注解则配置仅对当前类生效,如果在@ControllerAdvice注解修饰的类中使用@InitBinder注解则配置全局生效。

二. 实现自定义Editor

当需要将Json字符串转换为自定义的DTO对象且SpringMVC框架并没有提供类似于CustomDateEditor这样的Editor时,可以通过继承PropertyEditorSupport类来实现自定义Editor。首先看如下的一个Controller

@RestController
public class LoginController {

    private static final String DATE_STRING = "20200620";

    private static final SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("yyyyMMdd");

    private final Student student;

    public LoginController() {
        student = new Student();
        student.setName("Lee");
        student.setAge(20);
        student.setSex("male");
        try {
            student.setDate(dateFormat.parse(DATE_STRING));
        } catch (ParseException e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }

    @RequestMapping(value = "/api/v1/student/student", method = RequestMethod.GET)
    public ResponseEntity<Object> getStudentByStudent(@RequestParam(name = "student") Student student) {
        if (student != null && this.student.getName().equals(student.getName())) {
            return new ResponseEntity<>(this.student, HttpStatus.OK);
        } else {
            return new ResponseEntity<>(String.format("get student failed by student: %s", student), HttpStatus.BAD_REQUEST);
        }
    }

}

同样的在单元测试中使用TestRestTemplate模拟客户端向服务端发起请求。

@ExtendWith(SpringExtension.class)
@SpringBootTest(webEnvironment = SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT)
@ActiveProfiles
class LoginControllerTest {

    private static final SimpleDateFormat DATE_FORMAT = new SimpleDateFormat("yyyyMMdd");
    private static final ObjectMapper MAPPER = new ObjectMapper();

    @Autowired
    private TestRestTemplate restTemplate;

    @Test
    void givenStudentJsonAndConvertedByWebDataBinder_whenGetStudentByStudent_thenGetStudentSuccess() throws Exception {
        Student student = new Student();
        student.setName("Lee");
        String studentJson = MAPPER.writeValueAsString(student);

        String url = "/api/v1/student/student?student={student}";
        Map<String, String> params = new HashMap<>();
        params.put("student", studentJson);

        ResponseEntity<Student> response = restTemplate.getForEntity(url, Student.class, params);

        assertThat(response.getBody() != null, is(true));
        assertThat(response.getBody().getName(), is("Lee"));
        assertThat(response.getBody().getAge(), is(20));
        assertThat(response.getBody().getSex(), is("male"));
        assertThat(response.getBody().getDate(), is(DATE_FORMAT.parse("20200620")));
    }

}

此时直接执行测试程序断言会不通过,会报错类型转换异常。现在实现一个自定义的Editor

public class CustomDtoEditor<T> extends PropertyEditorSupport {

    private static final ObjectMapper MAPPER = new ObjectMapper();

    private final Class<T> clazz;

    public CustomDtoEditor(Class<T> clazz) {
        this.clazz = clazz;
    }

    @Override
    public void setAsText(String text) throws IllegalArgumentException {
        if (text == null) {
            throw new IllegalArgumentException("could not convert null string");
        }
        MAPPER.configure(DeserializationFeature.FAIL_ON_UNKNOWN_PROPERTIES, false);
        T result;
        try {
            result = MAPPER.readValue(text, clazz);
            setValue(result);
        } catch (JsonProcessingException e) {
            throw new IllegalArgumentException("convert " + text + " to " + clazz + " failed");
        }
    }

}

CustomDtoEditor是自定义的Editor,最简单的情况下,通过继承PropertyEditorSupport并重写setAsText()方法可以实现一个自定义Editor。通常,自定义的转换逻辑在setAsText()方法中实现,并将转换后的值通过调用父类PropertyEditorSupportsetValue()方法完成设置。

同样的,使用@ControllerAdvice注解和@InitBinder注解为WebDataBinder添加CustomDtoEditor对象。

@ControllerAdvice
public class GlobalControllerAdvice {

    @InitBinder
    public void setDtoEditor(WebDataBinder binder) {
        binder.registerCustomEditor(Student.class,
                new CustomDtoEditor(Student.class));
    }

}

此时再执行测试程序,断言全部通过。

小节:通过继承PropertyEditorSupport类并重写setAsText()方法可以实现一个自定义Editor

三. WebDataBinder初始化原理解析

已经知道,由@InitBinder注解修饰的方法用于初始化WebDataBinder,并且在SpringMVC-RequestMappingHandlerAdapter这篇文章中提到:从request获取到handler方法中由@RequestParam注解或@PathVariable注解修饰的参数后,便会使用WebDataBinderFactory工厂完成对WebDataBinder的初始化。下面看一下具体的实现。

AbstractNamedValueMethodArgumentResolver#resolveArgument()部分源码如下所示。

public final Object resolveArgument(MethodParameter parameter, @Nullable ModelAndViewContainer mavContainer,
        NativeWebRequest webRequest, @Nullable WebDataBinderFactory binderFactory) throws Exception {

    ......

    //获取到参数
    Object arg = resolveName(resolvedName.toString(), nestedParameter, webRequest);

    ......

    if (binderFactory != null) {
        //初始化WebDataBinder
        WebDataBinder binder = binderFactory.createBinder(webRequest, null, namedValueInfo.name);
        try {
            arg = binder.convertIfNecessary(arg, parameter.getParameterType(), parameter);
        }
        catch (ConversionNotSupportedException ex) {
            throw new MethodArgumentConversionNotSupportedException(arg, ex.getRequiredType(),
                    namedValueInfo.name, parameter, ex.getCause());
        }
        catch (TypeMismatchException ex) {
            throw new MethodArgumentTypeMismatchException(arg, ex.getRequiredType(),
                    namedValueInfo.name, parameter, ex.getCause());
        }
        if (arg == null && namedValueInfo.defaultValue == null &&
                namedValueInfo.required && !nestedParameter.isOptional()) {
            handleMissingValue(namedValueInfo.name, nestedParameter, webRequest);
        }
    }

    handleResolvedValue(arg, namedValueInfo.name, parameter, mavContainer, webRequest);

    return arg;
}

实际上,上面方法中的binderFactoryServletRequestDataBinderFactory工厂类,该类的类图如下所示。

createBinder()是由接口WebDataBinderFactory声明的方法,ServletRequestDataBinderFactory的父类DefaultDataBinderFactory对其进行了实现,实现如下。

public final WebDataBinder createBinder(
        NativeWebRequest webRequest, @Nullable Object target, String objectName) throws Exception {

    //创建WebDataBinder实例
    WebDataBinder dataBinder = createBinderInstance(target, objectName, webRequest);
    if (this.initializer != null) {
        //调用WebBindingInitializer对WebDataBinder进行初始化
        this.initializer.initBinder(dataBinder, webRequest);
    }
    //调用由@InitBinder注解修饰的方法对WebDataBinder进行初始化
    initBinder(dataBinder, webRequest);
    return dataBinder;
}

initBinder()DefaultDataBinderFactory的一个模板方法,InitBinderDataBinderFactory对其进行了重写,如下所示。

public void initBinder(WebDataBinder dataBinder, NativeWebRequest request) throws Exception {
    for (InvocableHandlerMethod binderMethod : this.binderMethods) {
        if (isBinderMethodApplicable(binderMethod, dataBinder)) {
            //执行由@InitBinder注解修饰的方法,完成对WebDataBinder的初始化
            Object returnValue = binderMethod.invokeForRequest(request, null, dataBinder);
            if (returnValue != null) {
                throw new IllegalStateException(
                        "@InitBinder methods must not return a value (should be void): " + binderMethod);
            }
        }
    }
}

如上,initBinder()方法中会遍历加载的所有由@InitBinder注解修饰的方法并执行,从而完成对WebDataBinder的初始化。

小节:WebDataBinder的初始化是由WebDataBinderFactory先创建WebDataBinder实例,然后遍历WebDataBinderFactory加载好的由@InitBinder注解修饰的方法并执行,以完成WebDataBinder的初始化。

四. @InitBinder注解修饰的方法的加载

由第三小节可知,WebDataBinder的初始化是由WebDataBinderFactory先创建WebDataBinder实例,然后遍历WebDataBinderFactory加载好的由@InitBinder注解修饰的方法并执行,以完成WebDataBinder的初始化。本小节将学习WebDataBinderFactory如何加载由@InitBinder注解修饰的方法。

WebDataBinderFactory的获取是发生在RequestMappingHandlerAdapterinvokeHandlerMethod()方法中,在该方法中是通过调用getDataBinderFactory()方法获取WebDataBinderFactory。下面看一下其实现。

RequestMappingHandlerAdapter#getDataBinderFactory()源码如下所示。

private WebDataBinderFactory getDataBinderFactory(HandlerMethod handlerMethod) throws Exception {
    //获取handler的Class对象
    Class<?> handlerType = handlerMethod.getBeanType();
    //从initBinderCache中根据handler的Class对象获取缓存的initBinder方法集合
    Set<Method> methods = this.initBinderCache.get(handlerType);
    //从initBinderCache没有获取到initBinder方法集合,则执行MethodIntrospector.selectMethods()方法获取handler的initBinder方法集合,并缓存到initBinderCache中
    if (methods == null) {
        methods = MethodIntrospector.selectMethods(handlerType, INIT_BINDER_METHODS);
        this.initBinderCache.put(handlerType, methods);
    }
    //initBinderMethods是WebDataBinderFactory需要加载的initBinder方法集合
    List<InvocableHandlerMethod> initBinderMethods = new ArrayList<>();
    //initBinderAdviceCache中存储的是全局生效的initBinder方法
    this.initBinderAdviceCache.forEach((controllerAdviceBean, methodSet) -> {
        //如果ControllerAdviceBean有限制生效范围,则判断其是否对当前handler生效
        if (controllerAdviceBean.isApplicableToBeanType(handlerType)) {
            Object bean = controllerAdviceBean.resolveBean();
            //如果对当前handler生效,则ControllerAdviceBean的所有initBinder方法均需要添加到initBinderMethods中
            for (Method method : methodSet) {
                initBinderMethods.add(createInitBinderMethod(bean, method));
            }
        }
    });
    //将handler的所有initBinder方法添加到initBinderMethods中
    for (Method method : methods) {
        Object bean = handlerMethod.getBean();
        initBinderMethods.add(createInitBinderMethod(bean, method));
    }
    //创建WebDataBinderFactory,并同时加载initBinderMethods中的所有initBinder方法
    return createDataBinderFactory(initBinderMethods);
}

上面的方法中使用到了两个缓存,initBinderCacheinitBinderAdviceCache,表示如下。

private final Map<Class<?>, Set<Method>> initBinderCache = new ConcurrentHashMap<>(64);

private final Map<ControllerAdviceBean, Set<Method>> initBinderAdviceCache = new LinkedHashMap<>();

其中initBinderCachekeyhandlerClass对象,valuehandlerinitBinder方法集合,initBinderCache一开始是没有值的,当需要获取handler对应的initBinder方法集合时,会先从initBinderCache中获取,如果获取不到才会调用MethodIntrospector.selectMethods()方法获取,然后再将获取到的handler对应的initBinder方法集合缓存到initBinderCache中。

initBinderAdviceCachekeyControllerAdviceBeanvalueControllerAdviceBeaninitBinder方法集合,initBinderAdviceCache的值是在RequestMappingHandlerAdapter初始化时调用的afterPropertiesSet()方法中完成加载的,具体的逻辑在SpringMVC-RequestMappingHandlerAdapter有详细说明。

因此WebDataBinderFactory中的initBinder方法由两部分组成,一部分是写在当前handler中的initBinder方法(这解释了为什么写在handler中的initBinder方法仅对当前handler生效),另外一部分是写在由@ControllerAdvice注解修饰的类中的initBinder方法,所有的这些initBinder方法均会对WebDataBinderFactory创建的WebDataBinder对象进行初始化。

最后,看一下createDataBinderFactory()的实现。

RequestMappingHandlerAdapter#createDataBinderFactory()

protected InitBinderDataBinderFactory createDataBinderFactory(List<InvocableHandlerMethod> binderMethods)
        throws Exception {

    return new ServletRequestDataBinderFactory(binderMethods, getWebBindingInitializer());
}

ServletRequestDataBinderFactory#ServletRequestDataBinderFactory()

public ServletRequestDataBinderFactory(@Nullable List<InvocableHandlerMethod> binderMethods,
        @Nullable WebBindingInitializer initializer) {

    super(binderMethods, initializer);
}

InitBinderDataBinderFactory#InitBinderDataBinderFactory()

public InitBinderDataBinderFactory(@Nullable List<InvocableHandlerMethod> binderMethods,
        @Nullable WebBindingInitializer initializer) {

    super(initializer);
    this.binderMethods = (binderMethods != null ? binderMethods : Collections.emptyList());
}

可以发现,最终创建的WebDataBinderFactory实际上是ServletRequestDataBinderFactory,并且在执行ServletRequestDataBinderFactory的构造函数时,会调用其父类InitBinderDataBinderFactory的构造函数,在这个构造函数中,会将之前获取到的生效范围内的initBinder方法赋值给InitBinderDataBinderFactorybinderMethods变量,最终完成了initBinder方法的加载。

小节:由@InitBinder注解修饰的方法的加载发生在创建WebDataBinderFactory时,在创建WebDataBinderFactory之前,会先获取对当前handler生效的initBinder方法集合,然后在创建WebDataBinderFactory的构造函数中将获取到的initBinder方法集合加载到WebDataBinderFactory中。

总结

@InitBinder注解修饰的方法用于初始化WebDataBinder,从而实现请求参数的类型转换适配,例如日期字符串转换为日期Date类型,同时可以通过继承PropertyEditorSupport类来实现自定义Editor,从而增加可以转换适配的类型种类。

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