Spring服务定制及相关问题解决

问题总述

​我们都知道如果使用Spring来进行bean管理的时候。如果同一个接口的实现类存在两个，直接使用 @Autowired 注解来实现bean注入，会在启动的时候报异常。我们通常的做法是使用 @Resource 注解来执行bean的名称。不过通过 @Resource 注解类似于硬编码的方式，如果我们想修改接口的具体实现，必须修改代码。假设我们环境中针对所有接口，都有两套实现，一套在测试环境中使用，一个在生产环境中使用。那么当切换环境的时候，所有接口使用 @Resource 注入的地方都需要修改bean名称。

使用@Profile注解

​ 针对前面两套环境的情况，我们可以使用 @Profile 注解来轻松解决。具体代码示例如下:

public interface HelloService {
    
    void saySomething(String msg);
}

@Profile("kind1")
@Service
public class HelloServiceImpl1 implements HelloService {
    public void saySomething(String msg) {
        System.out.println("HelloServiceImpl1 say:" + msg);
    }
}

@Profile("kind2")
@Service
public class HelloServiceImpl2 implements HelloService {
    public void saySomething(String msg) {
        System.out.println("HelloServiceImpl2 say:" + msg);
    }
}

@EnableAspectJAutoProxy
@Configurable
@ComponentScan(basePackages="com.rampage.spring")
@EnableScheduling
public class ApplicationConfig {
}

@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
@ContextConfiguration(classes=ApplicationConfig.class)
@ActiveProfiles(profiles={"kind1"})     // 启用kind1注入的bean
public class HelloServiceTest {
    
    @Autowired
    private HelloService helloService;
    
    @Test
    public void testServiceSelector() {
        helloService.saySomething("I Love U!");
    }
}

​ 最终输出的结果为:

HelloServiceImpl1 say:I Love U!

多服务共存定制

​ 考虑这样一种情况，假设 HelloService 是针对全国通用的服务，对于不同的省市使用不同的方言来 saySomething :smile: .假设系统都是使用一套，那么在使用Spring进行bean管理的时候要么针对不同的省市只打包对应的目录下的 HelloService 实现，要么同前面一样使用 @Profile 注解来区分不同的实现类型，最后针对不同的省市修改 @ActiveProfiles 的具体值。这两种方法都需要针对不同的地区来进行相应的代码修改，然后再重新打包。考虑到全国几百个市，如果一次统一全部升级，估计光打包可能都要打包一天。。。

​ 更进一步的情况，东北三省大部分城市都是说普通话，那么实际上只要使用一个默认的实现类就行了。换句话将，现在想实现这样一种定制： 每个接口有一个默认实现，不同的城市有一个定制实现的类型码。如果根据定制类型码能够找到对应的接口实现，则使用该实现类。如果未找到，则使用默认的实现类。

​ 很显然，上面要实现的是在代码运行过程中动态判断最后接口的具体实现类。其中定制的类型码可以通过数据库或者配置文件的方式指定，在代码运行的过程中根据定制码去获取对应的服务实现。

​ 该方案的一种实现如下：

public interface ServiceSelector {
    /**
     * 得到定制码
     * @return
     */
    String getCustCode();
}

public interface HelloService extends ServiceSelector {
    
    void saySomething(String msg);
}

public abstract class ServiceProvider <T, S extends T> implements BeanFactoryAware  {

    private ConfigurableListableBeanFactory beanFactory;
    
    private Map<String, T> serviceMap;
    
    public void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory) throws BeansException {
        if (beanFactory instanceof DefaultListableBeanFactory) {  
            this.beanFactory = (ConfigurableListableBeanFactory) beanFactory;  
        }  
    }
    
    @SuppressWarnings({"unchecked", "restriction"})
    @PostConstruct
    public void init(){
        ParameterizedType pt = (ParameterizedType) this.getClass().getGenericSuperclass();
        Type[] types = pt.getActualTypeArguments();
        
        Class<T> interfaceClazz = (Class<T>)types[0];
        // Class<S> defaultImplClazz = (Class<S>)types[1];  // defaultImplClazz为默认实现
        
        Map<String, T> serviceBeanMap = beanFactory.getBeansOfType(interfaceClazz);
        serviceMap = new HashMap<String , T>(serviceBeanMap.size());
        for (T processor : serviceBeanMap.values()) {
            if (!(processor instanceof ServiceSelector)) {
                // 如果实现类没有实现OptionalServiceSelector接口，直接报错
                throw new RuntimeException("可选服务必须实现ServiceSelector接口！");
            }
            
            // 如果已经存在相同定制码的服务也直接抛异常
            ServiceSelector selector = (ServiceSelector)processor;
            if (null != serviceMap.get(selector.getCustCode())) {
                throw new RuntimeException("已经存在定制码为【" + selector.getCustCode() + "】的服务");
            }
            
            // 加入Map中
            serviceMap.put(selector.getCustCode(), processor);
        }
    }
    
    public T getService() {
        // 从配置文件或者数据库获取当前省市的定制码
        String custCode = "kind11";
        if (null != serviceMap.get(custCode)) {
            return serviceMap.get(custCode);
        }
        
        // 如果未找到则使用默认实现
        return serviceMap.get("DEFAULT");
    }
}

@Service
public class DefaultHelloService implements HelloService {

    public String getCustCode() {
        return "DEFAULT";
    }

    public void saySomething(String msg) {
        System.out.println("DefaultHelloService say:" + msg);
    }

}

@Service
public class HelloServiceImpl1 implements HelloService {
    public void saySomething(String msg) {
        System.out.println("HelloServiceImpl1 say:" + msg);
    }

    public String getCustCode() {
        return "kind1";
    }
}

@Service
public class HelloServiceImpl2 implements HelloService {
    public void saySomething(String msg) {
        System.out.println("HelloServiceImpl2 say:" + msg);
    }

    public String getCustCode() {
        return "kind2";
    }
}

@Service
public class HelloServiceProvider extends ServiceProvider<HelloService, DefaultHelloService> {
    
}

@EnableAspectJAutoProxy
@Configurable
@ComponentScan(basePackages="com.rampage.spring")
@EnableScheduling
public class ApplicationConfig {
}

@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
@ContextConfiguration(classes=ApplicationConfig.class)
public class HelloServiceTest {
    
    // 注入接口服务提供器，而不是接口
    @Autowired
    private HelloServiceProvider helloServiceProvider;
    
    @Test
    public void testServiceSelector() {
        helloServiceProvider.getService().saySomething("I Love U!");
    }
}

​ 上例的最终输出为:

DefaultHelloService say:I Love U!

使用BFP来优雅定制服务实现

​ 上面的服务定制通过各种绕路实现了服务定制，但是不能看出上面的实现非常不优雅，存在很多问题：

ServiceSelector

​ 那么针对这种情况，有没有一个优雅的实现。既能满足前面所说的业务场景需求，又能够不初始化多余的类？当然是有的，其中的一套实现方案如下：

// 定制服务的注解声明，支持多个定制码
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
public @interface Customized {
    String[] custCodes() default {"DEFAULT"};
}


public interface HelloService {
    void saySomething(String msg);
}

@Component
public class CustomizedServiceBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor, Ordered {

    private static String custCode;

    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(CustomizedServiceBeanFactoryPostProcessor.class);

    static {
        Properties properties = new Properties();
        /*try {
            // 读取配置文件定制码
            properties.load(CustomizedServiceBeanFactoryPostProcessor.class.getClassLoader()
                    .getResource("app-config.properties").openStream());
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("读取配置文件失败！", e);
        }*/
        // 这里假设取默认定制码
        custCode = properties.getProperty("custCode", "DEFAULT");
    }

    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
        String[] beanDefNames = beanFactory.getBeanDefinitionNames();
        if (ArrayUtils.isEmpty(beanDefNames)) {
            return;
        }
        Class<?> beanClass = null;
        BeanDefinition beanDef = null;
        Customized customized = null;
        Set<Class<?>> foundCustomizedServices = new HashSet<Class<?>>();
        Map<String, Class<?>> waitDestroiedBeans = new HashMap<String, Class<?>>();
        String[] defaultCustCodes = {"DEFAULT"};
        ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
        for (String name : beanDefNames) {
            beanDef = beanFactory.getBeanDefinition(name);
            if (beanDef == null || StringUtils.isEmpty(beanDef.getBeanClassName())) {
                continue;
            }
            try {
                // 加载类得到其上的注解的定义
                beanClass = classLoader.loadClass(beanDef.getBeanClassName());
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // 发生了异常，这里直接跳过
            }
            if (beanClass == null) {
                continue;
            }
            customized = this.getCustomizedAnnotations(beanClass);

            // 非定制类直接跳过
            if (customized == null) {
                continue;
            }
            if (ArrayUtils.contains(customized.custCodes(), custCode)) {
                foundCustomizedServices.addAll(this.getCustomizedServices(beanClass));
                LOGGER.info("定制码【{}】下装载到定制服务实现类【{}】......", custCode, beanClass);
            } else {
                if (!ArrayUtils.isEquals(customized.custCodes(), defaultCustCodes)) {
                    ((DefaultListableBeanFactory) beanFactory).removeBeanDefinition(name);
                    LOGGER.info("定制码【{}】下卸载定制服务实现类【{}��......", custCode, beanClass);
                } else {
                    // 默认实现类暂时不知道是否需要销毁，先暂存
                    waitDestroiedBeans.put(name, beanClass);
                }
            }
        }

        // 没有需要检测的是否需要销毁的默认实现类则直接返回
        if (MapUtils.isEmpty(waitDestroiedBeans)) {
            return;
        }

        // 看定制服务的默认实现类是否已经找到特定的实现类，如果找到了则需要销毁默认实现类
        for (Entry<String, Class<?>> entry : waitDestroiedBeans.entrySet()) {
            // 直接继承定制服务类实现
            if (foundCustomizedServices.contains(entry.getValue())) {
                ((DefaultListableBeanFactory) beanFactory).removeBeanDefinition(entry.getKey());
                LOGGER.info("定制码【{}】下卸载默认定制服务实现类【{}】......", custCode, entry.getValue());
            } else {
                // 通过定制服务接口实现定制
                Set<Class<?>> defaultCustServices = getCustomizedServices(entry.getValue());
                for (Class<?> clazz : defaultCustServices) {
                    if (foundCustomizedServices.contains(clazz)) {
                        ((DefaultListableBeanFactory) beanFactory).removeBeanDefinition(entry.getKey());
                        LOGGER.info("定制码【{}】下卸载默认定制服务实现类【{}】......", custCode, entry.getValue());
                        break;
                    }
                }
            }
        }
    }

    /**
     * 得到定制类的定制注解（一旦找到立即返回）
     * 
     * @param clazz
     *            传入的定制类
     * @return 得到定制类的定制注解
     */
    private Customized getCustomizedAnnotations(Class<? extends Object> clazz) {
        // 递归遍历寻找定制注解
        Annotation[] annotations = null;
        Class<?>[] interfaces = null;
        while (clazz != Object.class) {
            // 先直接找该类上的注解
            annotations = clazz.getAnnotations();
            if (annotations != null && annotations.length > 0) {
                for (Annotation one : annotations) {
                    if (one.annotationType() == Customized.class) {
                        return (Customized) one;
                    }
                }
            }

            // 再找该类实现的接口上的注解
            interfaces = clazz.getInterfaces();
            if (interfaces != null && interfaces.length > 0) {
                for (Class<?> intf : interfaces) {
                    annotations = intf.getAnnotations();
                    if (annotations != null && annotations.length > 0) {
                        for (Annotation one : annotations) {
                            if (one.annotationType() == Customized.class) {
                                return (Customized) one;
                            }
                        }
                    }
                }
            }

            // 未找到继续找父类上的注解
            clazz = clazz.getSuperclass();
        }

        return null;
    }

    /**
     * 得到定制的服务类列表（即有Customized注解的类列表）
     * 
     * @param orginalClass
     *            传入的原始类
     * @return 定制服务类的列表
     */
    private Set<Class<?>> getCustomizedServices(Class<?> orginalClass) {
        Class<?> class1 = orginalClass;
        Set<Class<?>> customizedInterfaces = new HashSet<Class<?>>();
        Class<?>[] interfaces = null;
        while (class1 != Object.class) {
            // 类也进行判断，这样能实现直接不通过接口的，而通过service继承实现定制服务
            if (class1.getAnnotation(Customized.class) != null) {
                customizedInterfaces.add(class1);
            }

            // 遍历接口，看接口是是定制服务接口
            interfaces = class1.getInterfaces();
            if (interfaces == null || interfaces.length == 0) {
                class1 = class1.getSuperclass();
                continue;
            }

            // 接口的实现只能有一个，所以一旦找到带有注解的实现类的接口，都作为定制服务接口
            for (Class<?> clazz : interfaces) {
                customizedInterfaces.add(clazz);
            }

            // 寻找父类定制服务
            class1 = class1.getSuperclass();
        }

        return customizedInterfaces;
    }

    public int getOrder() {
        return Integer.MIN_VALUE;
    }
}

@Customized     // 默认服务实现类
@Service
public class DefaultHelloService implements HelloService {

    public void saySomething(String msg) {
        System.out.println("DefaultHelloService say:" + msg);
    }

}

@Customized(custCodes="kind1")
@Service
public class HelloServiceImpl1 implements HelloService {
    public void saySomething(String msg) {
        System.out.println("HelloServiceImpl1 say:" + msg);
    }
}

@Customized(custCodes="kind2")
@Service
public class HelloServiceImpl2 implements HelloService {
    public void saySomething(String msg) {
        System.out.println("HelloServiceImpl2 say:" + msg);
    }

    public String getCustCode() {
        return "kind2";
    }
}

@EnableAspectJAutoProxy
@Configurable
@ComponentScan(basePackages="com.rampage.spring")
@EnableScheduling
public class ApplicationConfig {
}

@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
@ContextConfiguration(classes=ApplicationConfig.class)
public class HelloServiceTest {
    
    @Autowired
    private HelloService helloService;
    
    @Test
    public void testServiceSelector() {
        helloService.saySomething("I Love U!");
    }
    
}

​ 最终输出的结果为:

DefaultHelloService say:I Love U!

总结

​关于服务定制，其实前面所讲的方法都可以。只不过在特定的情况下各有各的优势，需要根据具体情况来选择合适的定制方案。而定制方案的选择，依赖于深入地理解Spring的类管理和加载过程，会用BPP、BFP等来定制类的加载过程。

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