@ComponentScan注解用法之包路径占位符解析

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• 代码测试
• 底层行为分析
• 总结

@ComponentScan注解的basePackages属性支持占位符吗？

答案是肯定的。

代码测试

首先编写一个属性配置文件(Properties)，名字随意，放在resources目录下。

在该文件中只需要定义一个属性就可以，属性名随意，值必须是要扫描的包路径。

basepackages=com.xxx.fame.placeholder

编写一个Bean，空类即可。

package com.xxx.fame.placeholder;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Component
public class ComponentBean {
}

编写启动类，在启动类中通过@PropertySource注解来将外部配置文件加载到Spring应用上下文中，其次在@ComponentScan注解的value属性值中使用占位符来指定要扫描的包路径(占位符中指定的属性名必须和前面在属性文件中定义的属性名一致)。

使用Spring 应用上下文来获取前面编写的Bean，执行main方法，那么是会报错呢？还是正常返回实例呢？

package com.xxx.fame.placeholder;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.PropertySource;
@PropertySource("classpath:componentscan.properties")
@ComponentScan("${basepackages}")
public class ComponentScanPlaceholderDemo {
    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();
        context.register(ComponentScanPlaceholderDemo.class);
        context.refresh();
        ComponentBean componentBean = context.getBean(ComponentBean.class);
        System.out.println(componentBean);
    }
}

运行结果如下，可以看到正常返回ComponentBean在IoC容器中的实例了。

这里我们是将@PropertySource注解添加到启动类上，那如果将@ProperSource注解添加到ComponentBean类上，程序还可以正常运行吗(将启动类上的@PropertySource注解移除掉)？

@Component
@PropertySource("classpath:componentscan.properties")
public class ComponentBean {}

启动应用程序。可以发现程序无法启动，抛出以下异常。在这个错误里有一个关键信息：“Could not resolve placeholder ‘basepackages' in value " b a s e p a c k a g e s " ” ， 即 无 法 解 析 @ C o m p o n e n t S c a n 注 解 中 指 定 的 “ {basepackages}"”，即无法解析@ComponentScan注解中指定的“ basepackages"”，即无法解析@ComponentScan注解中指定的“{basepackages}”。

接下来我们就分析下，为什么在启动类中添加@PropertySource注解，导入属性资源，然后在@ComponentScan注解中使用占位符就没有问题，而在非启动类中添加@PropertySource导入外部配置资源，在@ComponentScan注解中使用占位符就会抛出异常。

上面说的启动类其实也存在问题，更精准的描述应该是在调用Spring 应用上下文的refresh方法之前调用register方法时传入的Class。

// ConfigurationClassParser#doProcessConfigurationClass
protected final SourceClass doProcessConfigurationClass(
			ConfigurationClass configClass, SourceClass sourceClass, Predicate<String> filter)
			throws IOException {
		// 扫描到的 配置类是否添加了@Component注解，如果外部类添加了@Component注解，再处理内部类
		if (configClass.getMetadata().isAnnotated(Component.class.getName())) {
			// Recursively process any member (nested) classes first
			processMemberClasses(configClass, sourceClass, filter);
		}
		// 处理所有的@PropertySource注解，由于@PropertySource被JDK1.8中的元注解@Repeatable所标注
		// 因此可以在一个类中添加多个
		for (AnnotationAttributes propertySource : AnnotationConfigUtils.attributesForRepeatable(
				sourceClass.getMetadata(), PropertySources.class,
				org.springframework.context.annotation.PropertySource.class)) {
			if (this.environment instanceof ConfigurableEnvironment) {
				processPropertySource(propertySource);
			} else {
				logger.info("Ignoring @PropertySource annotation on [" + sourceClass.getMetadata().getClassName() +
						"]. Reason: Environment must implement ConfigurableEnvironment");
			}
		}
		// 处理所有的@ComponentScan注解，@ComponentScan注解也被@Repeatable注解所标注
		Set<AnnotationAttributes> componentScans = AnnotationConfigUtils.attributesForRepeatable(
				sourceClass.getMetadata(), ComponentScans.class, ComponentScan.class);
		if (!componentScans.isEmpty() &&
				!this.conditionEvaluator.shouldSkip(sourceClass.getMetadata(), ConfigurationPhase.REGISTER_BEAN)) {
			for (AnnotationAttributes componentScan : componentScans) {
				// The config class is annotated with @ComponentScan -> perform the scan immediately
				Set<BeanDefinitionHolder> scannedBeanDefinitions =
						this.componentScanParser.parse(componentScan, sourceClass.getMetadata().getClassName());
				// Check the set of scanned definitions for any further config classes and parse recursively if needed
				for (BeanDefinitionHolder holder : scannedBeanDefinitions) {
					BeanDefinition bdCand = holder.getBeanDefinition().getOriginatingBeanDefinition();
					if (bdCand == null) {
						bdCand = holder.getBeanDefinition();
					}
					if (ConfigurationClassUtils.checkConfigurationClassCandidate(bdCand, this.metadataReaderFactory)) {
						parse(bdCand.getBeanClassName(), holder.getBeanName());
					}
				}
			}
		}
		// 删除其它与本次分析无关的代码....
		// No superclass -> processing is complete
		return null;
	}

底层行为分析

要想完全搞明白这个问题，就必须清楚Spring 应用上下文关于Bean资源加载这一块以及外部资源配置方面的逻辑，由于这一块逻辑比较庞大，单篇文章很难说明白，这里就只分析产生以上错误的原因。

问题的根源就出在ConfigurationClassParser的doProcessConfigurationClass方法中，在该方法中，Spring是先处理@PropertySource注解，再处理@ComponentScan或者@ComponentScans注解，而Spring应用上下文最先处理的类是谁呢？

答案就是我们通过应用上下文的register方法注册的类。当我们在register方法注册的类上添加@PropertySource注解，那么没问题，先解析@PropertySource注解导入的外部资源，接下来再解析@ComponentScan注解中的占位符，可以获取到值。

当我们将@PropertySource注解添加到非register方法注册的类时，由于是优先解析通过register方法注册的类，再去解析@ComponentScan注解，发现需要处理占位符才能进行类路径下的资源扫描，这时候就会使用Environment对象实例去解析。结果发现没有Spring应用上下文中并没有一个名为"basepackages"属性，所以抛出异常。

// ConfigurationClassParser#doProcessConfigurationClass
protected final SourceClass doProcessConfigurationClass(
			ConfigurationClass configClass, SourceClass sourceClass, Predicate<String> filter)
			throws IOException {
		// 扫描到的 配置类是否添加了@Component注解，如果外部类添加了@Component注解，再处理内部类
		if (configClass.getMetadata().isAnnotated(Component.class.getName())) {
			// Recursively process any member (nested) classes first
			processMemberClasses(configClass, sourceClass, filter);
		}
		// 处理所有的@PropertySource注解，由于@PropertySource被JDK1.8中的元注解@Repeatable所标注
		// 因此可以在一个类中添加多个
		for (AnnotationAttributes propertySource : AnnotationConfigUtils.attributesForRepeatable(
				sourceClass.getMetadata(), PropertySources.class,
				org.springframework.context.annotation.PropertySource.class)) {
			if (this.environment instanceof ConfigurableEnvironment) {
				processPropertySource(propertySource);
			} else {
				logger.info("Ignoring @PropertySource annotation on [" + sourceClass.getMetadata().getClassName() +
						"]. Reason: Environment must implement ConfigurableEnvironment");
			}
		}
		// 处理所有的@ComponentScan注解，@ComponentScan注解也被@Repeatable注解所标注
		Set<AnnotationAttributes> componentScans = AnnotationConfigUtils.attributesForRepeatable(
				sourceClass.getMetadata(), ComponentScans.class, ComponentScan.class);
		if (!componentScans.isEmpty() &&
				!this.conditionEvaluator.shouldSkip(sourceClass.getMetadata(), ConfigurationPhase.REGISTER_BEAN)) {
			for (AnnotationAttributes componentScan : componentScans) {
				// The config class is annotated with @ComponentScan -> perform the scan immediately
				Set<BeanDefinitionHolder> scannedBeanDefinitions =
						this.componentScanParser.parse(componentScan, sourceClass.getMetadata().getClassName());
				// Check the set of scanned definitions for any further config classes and parse recursively if needed
				for (BeanDefinitionHolder holder : scannedBeanDefinitions) {
					BeanDefinition bdCand = holder.getBeanDefinition().getOriginatingBeanDefinition();
					if (bdCand == null) {
						bdCand = holder.getBeanDefinition();
					}
					if (ConfigurationClassUtils.checkConfigurationClassCandidate(bdCand, this.metadataReaderFactory)) {
						parse(bdCand.getBeanClassName(), holder.getBeanName());
					}
				}
			}
		}
		// 删除其它与本次分析无关的代码....
		// No superclass -> processing is complete
		return null;
	}

那么除了将@PropertySource注解添加到通过register方法注册类中(注意该方法的参数是可变参类型，即可以传递多个。如果传递多个，需要注意Spring 应用上下文解析它们的顺序，如果顺序不当也可能抛出异常)，还有其它的办法吗？

答案是有的，这里先给出答案，通过-D参数来完成，或者编码(设置到系统属性中)，以Idea为例，只需在VM options中添加-Dbasepackages=com.xxx.fame即可。

或者在Spring应用上下文启动之前(refresh方法执行之前)，调用System.setProperty(String,String)方法手动将属性以及属性值设置进去。

package com.xxx.fame.placeholder;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
@ComponentScan("${basepackages}")
public class ComponentScanPlaceholderDemo {
    public static void main(String[] args) {
    // 手动调用System#setProperty方法，设置 “basepackages”及其属性值。
        System.setProperty("basepackages","com.xxx.fame");
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();
        context.register(ComponentScanPlaceholderDemo.class);
        context.refresh();
        ComponentBean componentBean = context.getBean(ComponentBean.class);
        System.out.println(componentBean);
    }
}

而这由延伸出来一个很有意思的问题，手动调用System的setProperty方法来设置“basepackages” 属性，但同时也通过@PropertySource注解导入的外部资源中也指定相同的属性名但不同值，接下来通过Environment对象实例来解析占位符“${basepackages}”，那么究竟是哪个配置生效呢？

@ComponentScan("${basepackages}")
@PropertySource("classpath:componentscan.properties")
public class ComponentScanPlaceholderDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.setProperty("basepackages","com.xxx.fame");
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();
        context.register(ComponentScanPlaceholderDemo.class);
        context.refresh();
        String value = context.getEnvironment().resolvePlaceholders("${basepackages}");
        System.out.println("${basepackages}占位符的值究竟是 com.xxx.fame 还是 com.unknow 呢？ " + value);
    }
}

#在componentscan.properties指定相同的属性名，但值不同
basepackages=com.unknow

接下来启动应用上下文，执行结果如下：

可以看到是通过System的setProperty方法设置的属性值生效，具体原因这里就不再展开分析了，以后会详细分析Spring中外部配置优先级问题，很有意思。

书归正传，Spring 应用上下文是如何解析占位符的呢？想要知道答案，只需要跟着ComponentScanParser的parse方法走即可，因为在Spring应用上下中是由该类来解析@ComponentScan注解并完成指定类路径下的资源扫描和加载。

其实前面已经给出了答案，就是通过Environment实例的resolvePlaceHolders方法，但这里稍有不同的是resolvePlaceholders方法对于不能解析的占位符不会抛出异常，只会原样返回，那么为什么前面抛出异常呢？答案是使用了另一个方法-resolveRequiredPalceholders方法。

在ComponentScanAnnotationParser方法中，首先创建了ClassPathBeanDefinitionScanner对象，顾名思义该类就是用来处理类路径下的BeanDefinition资源扫描的(在MyBatis和Spring整合中，MyBatis就通过继承该类来完成@MapperScan注解中指定包路径下的资源扫描)。

由于@ComponentScan注解中的basepackages方法的返回值是一个数组，因此这里使用String类型的数组来接受，遍历该数组，没有每一个获取到每一个包路径，调用Environment对象的resolvePlaceholder方法来解析可能存在的占位符。由于resolvePlaceholders方法对于不能解析的占位符不会抛出异常，因此显然问题不是出自这里(之所以要提出这一部分代码，是想告诉大家，在@ComponentScan注解中可以使用占位符的，Spring是有处理的)。

在该方法的最后调用了ClassPathBeanDefinitionScanner的doScan方法，那么我们继续往下追查，看哪里调用了Environment对象的resolveRequiredPlaceholders方法。

// ComponentScanAnnotationParser#parse
public Set<BeanDefinitionHolder> parse(AnnotationAttributes componentScan, final String declaringClass) {
   ClassPathBeanDefinitionScanner scanner = new ClassPathBeanDefinitionScanner(this.registry,
         componentScan.getBoolean("useDefaultFilters"), this.environment, this.resourceLoader);
   // 删除与本次分析无关的代码.....
   Set<String> basePackages = new LinkedHashSet<>();
   String[] basePackagesArray = componentScan.getStringArray("basePackages");
   for (String pkg : basePackagesArray) {
      String[] tokenized = StringUtils.tokenizeToStringArray(this.environment.resolvePlaceholders(pkg),
            ConfigurableApplicationContext.CONFIG_LOCATION_DELIMITERS);
      Collections.addAll(basePackages, tokenized);
   }
  // 删除与本次分析无关的代码.....
   return scanner.doScan(StringUtils.toStringArray(basePackages));
}

在ClassPathBeanDefinitionScanner的doScan方法中，遍历传入的basePackages(即用户在@ComponentScan注解的basepackes方法中指定的资源路径，也许有小伙伴疑惑为什么我明明没有指定，只指定了其value方法，这涉及到Spring注解中的显式引用，有兴趣的小伙伴可以查看Spring 在Github项目上的Wiki)，对于遍历到的每一个basepackge，都调用findCandidateComponents方法来处理，由于该方法的返回值是集合，泛型是BeanDefinitionHolder，这意味着已经根据资源路径完成了资源的扫描和加载，所以需要继续往下追查。

// ClassPathBeanDefinitionScanner#doScan
protected Set<BeanDefinitionHolder> doScan(String... basePackages) {
   Assert.notEmpty(basePackages, "At least one base package must be specified");
   Set<BeanDefinitionHolder> beanDefinitions = new LinkedHashSet<>();
   for (String basePackage : basePackages) {
      Set<BeanDefinition> candidates = findCandidateComponents(basePackage);
      // ...省略其它代码
   }
   return beanDefinitions;
}

ClassPathBeanDefinitionScanner并没有该方法，而是由其父类ClassPathScanningCandidateComponentProvider定义并实现。在findCandidateComponents方法中，首先判断是否使用了索引，如果使用了索引则调用addCandidateComponentsFromIndex方法，否则调用scanCandidateComponents方法(索引是Spring为了减少应用程序的启动时间，通过编译器来在编译期就确定那些类是需要IoC容器来进行管理的)。

// ClassPathScanningCandidateComponentProvider#findCandidateComponents
public Set<BeanDefinition> findCandidateComponents(String basePackage) {
   if (this.componentsIndex != null && indexSupportsIncludeFilters()) {
      return addCandidateComponentsFromIndex(this.componentsIndex, basePackage);
   } else {
      return scanCandidateComponents(basePackage);
   }
}

由于并未使用索引，所以执行scanCandidateComponents方法。在该方法中，首先创建了一个Set集合用来存放BeanDefinition，重点接下来的资源路径拼接，首先在资源路径前面拼接上“classpath*:”，然后调用resolveBasePackage方法，传入basePackage，最后拼接上“**/*.class”，看起来值的怀疑的地方只有这个resolveBasePackage方法了。

// ClassPathScanningCandidateComponentProvider#DEFAULT_RESOURCE_PATTERN
static final String DEFAULT_RESOURCE_PATTERN = "**/*.class";
//ResourcePatternResolver#CLASSPATH_ALL_URL_PREFIX
String CLASSPATH_ALL_URL_PREFIX = "classpath*:";
// ClassPathScanningCandidateComponentProvider#scanCandidateComponents
private Set<BeanDefinition> scanCandidateComponents(String basePackage) {
   Set<BeanDefinition> candidates = new LinkedHashSet<>();
   try {
      String packageSearchPath = ResourcePatternResolver.CLASSPATH_ALL_URL_PREFIX +
            resolveBasePackage(basePackage) + '/' + this.resourcePattern;
      // 删除与本次分析无关的代码......
   } catch (IOException ex) {
      throw new BeanDefinitionStoreException("I/O failure during classpath scanning", ex);
   }
   return candidates;
}

果不其然，在resolveBasePackage方法中，调用Environment实现类对象的resolveRequiredPlacehol-ders方法。

// ClassPathScanningCandidateComponentProvider#resolveBasePackage
protected String resolveBasePackage(String basePackage) {
   return ClassUtils.convertClassNameToResourcePath(getEnvironment().resolveRequiredPlaceholders(basePackage));
}

最后我们分析下为什么resolvePlaceholders方法对于不能处理的占位符只会原样返回，而resolveReq-uiredPlaceholders方法对于不能处理的占位符却会抛出异常呢？

Environment实现类并不具备占位符解析能力，其只具有存储外部配置以及查询外部配置的能力，虽然也实现了PropertyResolver接口，这也是典型的装饰者模式实现。

// AbstractEnvironment#resolvePlaceholders
public String resolvePlaceholders(String text) {
	return this.propertyResolver.resolvePlaceholders(text);
}
// AbstractEnvironment#resolveRequiredPlaceholders
public String resolveRequiredPlaceholders(String text) throws IllegalArgumentException {
	return this.propertyResolver.resolveRequiredPlaceholders(text);
}

AbstractProperyResolver实现了resolvePlaceholders方法以及resolveRequiredPlaceholders方法，不过能明显看到都是委派给PropertyPlaceholderHelper类来完成占位符的解析。不过重点是在通过cr-eatePlaceholders方法创建PropertyPlaceholderHelper实例传入的布尔值。

在resolvePlaceholders方法中调用createPlaceholderHelper方法时，传入的布尔值为true，而在resolveRequiredPlaceholders方法中调用createPlaceholders方式时传入的布尔值为false。

该值决定了PropertyPlaceholderHelper在面对无法解析的占位符时的行为。

@Nullable
private PropertyPlaceholderHelper nonStrictHelper;
	@Nullable
private PropertyPlaceholderHelper strictHelper;
// AbstractPropertyResolver#resolvePlaceholders
public String resolvePlaceholders(String text) {
   if (this.nonStrictHelper == null) {
      this.nonStrictHelper = createPlaceholderHelper(true);
   }
   return doResolvePlaceholders(text, this.nonStrictHelper);
}
// AbstractPropertyResolver#resolveRequiredPlaceholders
public String resolveRequiredPlaceholders(String text) throws IllegalArgumentException {
   if (this.strictHelper == null) {
      this.strictHelper = createPlaceholderHelper(false);
   }
   return doResolvePlaceholders(text, this.strictHelper);
}

在PropertyPlaceholderHelper的parseStringValue方法中(该方法就是Spring 应用上下文中解析占位符的地方(例如@Value注解中配置的占位符))。

在该方法中，对于无法解析的占位符，首先会判断ignoreUnresolvablePlaceholders属性是否为true，如果为true，则继续尝试解析，否则(else分支)就是抛出我们前面的看到的异常。

ingnoreUresolvablePlaceholder属性的含义是代表是否需要忽略不能解析的占位符。

// PropertyPlaceholderHelper#parseStringValue
protected String parseStringValue(
      String value, PlaceholderResolver placeholderResolver, @Nullable Set<String> visitedPlaceholders) {
   // 省略与本次分析无关代码......
   StringBuilder result = new StringBuilder(value);
   while (startIndex != -1) {
      int endIndex = findPlaceholderEndIndex(result, startIndex);
      if (endIndex != -1) {
          // 省略与本次分析无关代码......
         } else if (this.ignoreUnresolvablePlaceholders) {
            // Proceed with unprocessed value.
            startIndex = result.indexOf(this.placeholderPrefix, endIndex + this.placeholderSuffix.length());
         } else {
            throw new IllegalArgumentException("Could not resolve placeholder '" +
                  placeholder + "'" + " in value \"" + value + "\"");
         }
         visitedPlaceholders.remove(originalPlaceholder);
      } else {
         startIndex = -1;
      }
   }
   return result.toString();
}

总结

我们可以在@ComponentScan注解中通过使用占位符来外部化指定Spring 应用上下文要加载的资源路径，但需要注意的是要配合@PropertySource注解使用或者通过-D参数来指定。

在使用@PropertySource注解来导入外部配置资源的时候，需要注意的是该注解必须添加到通过调用register方法注册的配置类中，并且如果传入的是多个配置类，那么需要注意它们之间的顺序，以防因为顺序问题而导致解析占位符失败。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持我们。