SpringBatch从入门到精通之StepScope作用域和用法详解

目录

• 1.StepSope 是一种scope
• 2.StepSope 是一种自定义step
• 3.如何使用。@Value是支持spel表达式的
• 3.1 大部分场景是Spel 表达式。在底层reader/process/writer 中使用@Value获取jobParamter/stepContext/jobContext
• 3.2 SpEL引用bean
• 3.3 系统属性
• 3.4 运算符号
• 4.可能遇到问题
• 5.StepScope原理
• 6.自定义一个scope

1.StepSope 是一种scope

在此之前,先说一下IOC容器中几种bean的作用范围:

• singleton单例模式 – 全局有且仅有一个实例
• prototype原型模式 – 每次获取Bean的时候会有一个新的实例
• request – request表示该针对每一次HTTP请求都会产生一个新的bean，同时该bean仅在当前HTTP request内有效
• session – session作用域表示该针对每一次HTTP请求都会产生一个新的bean，同时该bean仅在当前HTTP session内有效
• globalsession – global session作用域类似于标准的HTTP Session作用域，不过它仅仅在基于portlet的web应用中才有意义

2.StepSope 是一种自定义step

目的是在每一次启动Job实例时底层单位(RPW或者也可是step)的参数可以灵活修改或者达到可变，因为一个系统里可能有多个job实例，每个job实例对应的参数是不一样的。在step运行期间需要获取的job参数/stepContext/jobContext，因此需要自定义一个作用域，令其与Step的生命周期一致。

使用注解了。那么stepScope修饰的一定是一个@Bean

3.如何使用。@Value是支持spel表达式的

3.1 大部分场景是Spel 表达式。在底层reader/process/writer 中使用@Value获取jobParamter/stepContext/jobContext

• job参数：#{jobParameters[xy]}
• job运行上下文：#{jobExecutionContext[xy]}
• step运行上下文：#{stepExecutionContext[xy]}

3.2 SpEL引用bean

• bean对象：#{car}
• bean对象属性：#{car.brand}
• bean对象方法：#{car.toString()}
• 静态方法属性：#{T(java.lang.Math).PI}

3.3 系统属性

• 系统变量：systemProperties
• 环境变量：#{systemEnvironment['HOME']}

3.4 运算符号

• if-else 运算符（三目运算符 ？:(temary), ?:(Elvis)）
• 比较运算符（< , > , == , >= , <= , lt , gt , eg , le , ge）
• 逻辑运算符（and , or , not , |）
• 正则表达式（#{admin.email matches ‘[a-zA-Z0-9._%±]+@[a-zA-Z0-9.-]+.[a-zA-Z]{2,4}’}）
• 算术运算符（+，-，*，/，%，^(加号还可以用作字符串连接)）

4.可能遇到问题

• 问题: Scope 'step' is not active for the current thread;

Error creating bean with name 'scopedTarget.demo01StepScopeStep': Scope 'step' is not active for the current thread; consider defining a scoped proxy for this bean if you intend to refer to it from a singleton; nested exception is java.lang.IllegalStateException: No context holder available for step scope

原因：看代码

@Bean
    public Job demo01StepScopeJob(){
        return jobBuilderFactory.get("demo01StepScopeJob")
                .start(demo01StepScopeStepError(null))
                .build();
    }
    /**
    ** 这个时候在 Step （demo01StepScopeStep） 中添加注解stepscope。
    ** Scope 'step' is not active for the current thread. 这个说的也很明白，step还没有装载初始化完成呢。
    ** 所以只有在step激活，即装载成功之后才能获取@Value 这种情况。我们可以把taskle 定义成个bean来获取
    **/
    @Bean
    @StepScope
    public Step demo01StepScopeStepError(@Value("${demo01.param.name}") String paramName){
        return stepBuilderFactory.get("demo01StepScopeStep")
                .tasklet(new Tasklet() {
                    @Override
                    public RepeatStatus execute(StepContribution contribution, ChunkContext chunkContext) throws Exception {
                        logger.info("=======demo01StepScopeStep======paramName:{}",paramName);
                        return null;
                    }
                }).build();
    }

    // 改造如下

    @Bean
    public Job demo01StepScopeJob(){
        return jobBuilderFactory.get("demo01StepScopeJob")
                .start(demo01StepScopeStep())
                .build();
    }

	//这个时候step上面的bean可以不要。因为stepScope只需要定义需要获取@Value的
    public Step demo01StepScopeStep(){
        return stepBuilderFactory.get("demo01StepScopeStep")
                .tasklet(demo01StepScopeTasklet(null))
                .build();
    }

    @Bean
    @StepScope  //这里的@StepScope 可以有也可以不用。因为@value只是在application.properties中的内容
    public Tasklet demo01StepScopeTasklet(@Value("${demo01.param.name}") String paramName){
        return new Tasklet() {
            @Override
            public RepeatStatus execute(StepContribution contribution, ChunkContext chunkContext) throws Exception {
                logger.info("=======demo01StepScopeStep======paramName:{}",paramName);
                return null;
            }
        };
    }

这里面获取的是配置文件的内容。不是step内的特定内容。所以可以直接使用@Value在参数bean里。也可以直接在configuration内。

若使用jobParam参数内的@Value呢？那必须使@StepScope

	@Bean
    @StepScope
    public Tasklet demo01StepScopeTasklet(@Value("#{jobParameters[rnd]} ") String rnd){
        return new Tasklet() {
            @Override
            public RepeatStatus execute(StepContribution contribution, ChunkContext chunkContext) throws Exception {
                logger.info("=======demo01StepScopeTasklet======rnd:{}",rnd);
                return null;
            }
        };
    }

5.StepScope原理

org.springframework.batch.core.scope.StepScope.java

看出stepScope实现了BeanFactoryPostProcessor。引入了bpp即实例化之前做扩展。这里是讲stepScope给注册到了spring容器中

获取bean的时候AbstractBeanFactory#doGetBean。判断bean不是mbd.isSingleton()，不是mbd.isPrototype()，若是自定义的即

mbd.getScope()。

那是如何获取的呢StepScope#get(String, ObjectFactory) ->这里面会获取StepContext内容。

stepContext=getContext() ->这里面其实是直接从ThreadLocal中获取内容。获取stepContext(这里面从有jobParam,stepContext)

那我们可以看到这个StepSynchronizationManager已经有获取的。那什么时候注册进去的呢？

AbstractStep#execute中在step的抽象类里面。执行doExecute(stepExecution);之前的方法doExecutionRegistration

这里面将stepExecution添加进ThreadLocal中。这里面可以认为是threadlocal（其实里面是一个栈可以存多个stepExecution！！！，兼容step套step那种的。）

其实这里已经能解答了。但还有个问题。@Value是如何从stepExecution中获取jobParm/stepContext/jobContext的

额外(通过@value是如何在那个阶段获取值的呢)：

springboot启动过程中，有两个比较重要的过程，如下: 1 扫描，解析容器中的bean注册到beanFactory上去，就像是信息登记一样。 2 实例化、初始化这些扫描到的bean。

@Value的解析就是在第二个阶段。BeanPostProcessor定义了bean初始化前后用户可以对bean进行操作的接口方法，它的一个重要实现类AutowiredAnnotationBeanPostProcessor正如javadoc所说的那样，为bean中的@Autowired和@Value注解的注入功能提供支持。下面是调用链

这里先简单介绍一下图上的几个类的作用。

AbstractAutowireCapableBeanFactory: 提供了bean创建，属性填充，自动装配，初始胡。支持自动装配构造函数，属性按名称和类型装配。实现了AutowireCapableBeanFactory接口定义的createBean方法。

AutowiredAnnotationBeanPostProcessor: 装配bean中使用注解标注的成员变量，setter方法, 任意的配置方法。比较典型的是@Autowired注解和@Value注解。

InjectionMetadata: 类的注入元数据，可能是类的方法或属性等，在AutowiredAnnotationBeanPostProcessor类中被使用。

AutowiredFieldElement: 是AutowiredAnnotationBeanPostProcessor的一个私有内部类，继承InjectionMetadata.InjectedElement，描述注解的字段。

StringValueResolver: 一个定义了处置字符串值的接口，只有一个接口方法resolveStringValue，可以用来解决占位符字符串。本文中的主要实现类在PropertySourcesPlaceholderConfigurer#processProperties方法中通过lamda表达式定义的。供ConfigurableBeanFactory类使用。

PropertySourcesPropertyResolver: 属性资源处理器，主要功能是获取PropertySources属性资源中的配置键值对。

PropertyPlaceholderHelper: 一个工具类，用来处理带有占位符的字符串。形如${name}的字符串在该工具类的帮助下，可以被用户提供的值所替代。替代途经可能通过Properties实例或者PlaceholderResolver(内部定义的接口)。

PropertyPlaceholderConfigurerResolver: 上一行所说的PlaceholderResolver接口的一个实现类，是PropertyPlaceholderConfigurer类的一个私有内部类。实现方法resolvePlaceholder中调用了外部类的resolvePlaceholder方法。

6.自定义一个scope

定义JakcssybinScope

/**
 * 定义在同一个线程内，多次获取同一个bean 获取的是同一个。
 * 如果不用该注解 获取的是不同的bean
 */
public class JackssybinScope implements Scope {

    private final ThreadLocal<Map<String, Object>> threadLoacal = new ThreadLocal<Map<String, Object>>() {
        @Override
        protected Map<String, Object> initialValue() {
            return new HashMap<String, Object>();
        }
    };

    public Object get(String name, ObjectFactory<?> objectFactory) {
        Map<String, Object> scope = threadLoacal.get();
        Object obj = scope.get(name);

        // 不存在则放入ThreadLocal
        if (obj == null) {
            obj = objectFactory.getObject();
            scope.put(name, obj);

            System.out.println("Not exists " + name + "; hashCode: " + obj.hashCode());
        } else {
            System.out.println("Exists " + name + "; hashCode: " + obj.hashCode());
        }

        return obj;
    }

    public Object remove(String name) {
        Map<String, Object> scope = threadLoacal.get();
        return scope.remove(name);
    }

    public String getConversationId() {
        return null;
    }

    public void registerDestructionCallback(String arg0, Runnable arg1) {
    }

    public Object resolveContextualObject(String arg0) {
        return null;
    }

}

注入jackssybinScope

@Component
public class JackssybinBPP implements BeanFactoryPostProcessor {
    @Override
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
        System.out.println("==============注册JackssybinBPP=========");
        beanFactory.registerScope("jackssybinScope", new JackssybinScope());
    }
}

引用

@Service
@Scope("jackssybinScope")
public class JackssybinHaveScopeService {
    public String getMessage() {
        return "Hello World!"+this.hashCode();
    }
}

未引用

@Service
public class JackssybinNoScopeService {
    public String getMessage() {
        return "Hello World!"+this.hashCode();
    }
}

测试

@SpringBootTest(classes = {Demo01StepScopeApplication.class})
public class JackssybinScopeTest {
    @Autowired
    ApplicationContext ctx;
    @Test
    public void jackssybinScopetest2(){
        JackssybinHaveScopeService service = ctx.getBean(JackssybinHaveScopeService.class);
        System.out.println(service.getMessage()+"="+service.hashCode());
        JackssybinHaveScopeService service2= ctx.getBean(JackssybinHaveScopeService.class);
        System.out.println(service2.getMessage()+"="+service2.hashCode());
        System.out.println("======================");
        JackssybinNoScopeService service3 = ctx.getBean(JackssybinNoScopeService.class);
        System.out.println(service3.getMessage()+"="+service3.hashCode());
        JackssybinNoScopeService service4= ctx.getBean(JackssybinNoScopeService.class);
        System.out.println(service4.getMessage()+"="+service4.hashCode());
    }
}

结果

Not exists jackssybinHaveScopeService; hashCode: 1842102517
Hello World!1842102517=1842102517
Exists jackssybinHaveScopeService; hashCode: 1842102517
Hello World!1842102517=1842102517
======================
Hello World!728236551=728236551
Hello World!728236551=728236551

结论：

• jackssybinScope生效了。
• ctx中的bean默认是单例的。

代码位置： github.com/jackssybin/…

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