Spring Bean 别名处理原理分析

Java
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2024-01-28
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今天来和小伙伴们聊一聊 Spring 中关于 Bean 别名的处理逻辑。

1. Alias

别名，顾名思义就是给一个 Bean 去两个甚至多个名字。整体上来说，在 Spring 中，有两种不同的别名定义方式：

  1. 定义 Bean 的 name 属性，name 属性在真正的处理过程中，实际上就是按照别名来处理的。
  2. 通过 alias 标签定义专门的别名，通过 alias 定义出来的别名和 name 属性定义的别名最终都是合并在一起处理的，所以这两种定义别名的方式最终是殊途同归。

那么定义的别名是保存在哪里呢？

大家知道，Bean 解析出来之后被保存在容器中，别名其实也是一样的，容器中存在一个 aliasMap 专门用来保存 Bean 的别名，保存的格式是 alias->name，例如有一个 Bean 的名字是 user，别名是 userAlias，那么保存在 aliasMap 中就是 userAlias->user。

举个简单例子：

<bean class="org.javaboy.demo.User" id="user" name="user4,user5,user6"/>
<alias name="user" alias="user2"/>
<alias name="user2" alias="user3"/>

在上面这段定义中，user2、user3、user4、user5、user6 都是别名。

2. AliasRegistry

2.1 AliasRegistry

Spring 中为别名的处理提供了 AliasRegistry 接口，这个接口中提供了别名处理的主要方法：

public interface AliasRegistry {
 void registerAlias(String name, String alias);
 void removeAlias(String alias);
 boolean isAlias(String name);
 String[] getAliases(String name);
}
  • registerAlias：这个方法用来添加别名，核心逻辑就是向 aliasMap 中添加数据。
  • removeAlias：这个方法用来从 aliasMap 中移除一个别名。
  • isAlias：判断给定的 name 是否是一个别名。
  • getAliases：根据给定的名字去获取所有的别名。

方法就这四个，看一下这个接口的实现类有哪些。

大家看到，AliasRegistry 的实现类其实还是蛮多的，但是大部分都是容器，真正实现了 AliasRegistry 中四个方法的只有 SimpleAliasRegistry，其他的容器大部分其实都是为了具备别名管理的能力，继承了 SimpleAliasRegistry。

所以真正给我们整活的其实是 SimpleAliasRegistry。

2.2 SimpleAliasRegistry

SimpleAliasRegistry 类中的内容比较多，为了讲解方便，我就挨个贴属性和方法出来，贴出来后和大家分享。

private final Map<String, String> aliasMap = new ConcurrentHashMap<>(16);

首先，SimpleAliasRegistry 中定义了一个 aliasMap，这个就是用来保存别名的，这是一个 Map 集合，接下来所有的操作都是围绕这个集合展开。

@Override
public void removeAlias(String alias) {
 synchronized (this.aliasMap) {
  String name = this.aliasMap.remove(alias);
  if (name == null) {
   throw new IllegalStateException("No alias '" + alias + "' registered");
  }
 }
}

这个方法用来移除别名，移除的思路很简单，就是从 aliasMap 中移除数据即可，如果 remove 方法返回值为 null 那就说明要移除的别名不存在，那么直接抛出异常。

@Override
public boolean isAlias(String name) {
 return this.aliasMap.containsKey(name);
}

这个是判断是否包含某一个别名，这个判断简单。有一个跟它容易产生歧义的方法，如下：

public boolean hasAlias(String name, String alias) {
 String registeredName = this.aliasMap.get(alias);
 return ObjectUtils.nullSafeEquals(registeredName, name) ||
   (registeredName != null && hasAlias(name, registeredName));
}

这个方法是判断给定的 name 和 alias 之间是否具备关联关系。判断的逻辑就是先去 aliasMap 中，根据 alias 查出来这个 alias 所对应的真实 beanName，即 registeredName，然后判断 registeredName 和 name 是否相等，如果相等就直接返回，如果不相等就继续递归调用，为什么要递归呢？因为 aliasMap 中存在的别名可能是这样的：

  • a->b
  • b->c
  • c->d

即 a 是 b 的别名，b 是 c 的别名，c 是 d 的别名，现在如果想要判断 a 和 d 之间的关系，那么根据 a 查出来的 b 显然不等于 d，所以要继续递归，再根据 b 查 c，根据 c 查到 d，这样就能确定 a 和 d 是否有关系了。

@Override
public String[] getAliases(String name) {
 List<String> result = new ArrayList<>();
 synchronized (this.aliasMap) {
  retrieveAliases(name, result);
 }
 return StringUtils.toStringArray(result);
}
private void retrieveAliases(String name, List<String> result) {
 this.aliasMap.forEach((alias, registeredName) -> {
  if (registeredName.equals(name)) {
   result.add(alias);
   retrieveAliases(alias, result);
  }
 });
}

getAliases 方法是根据传入的 name 找到其对应的别名，但是由于别名可能存在多个，所以调用 retrieveAliases 方法递归去查找所有的别名，将找到的别名都存入到一个集合中，最终将集合转为数组返回。

protected void checkForAliasCircle(String name, String alias) {
 if (hasAlias(alias, name)) {
  throw new IllegalStateException("Cannot register alias '" + alias +
    "' for name '" + name + "': Circular reference - '" +
    name + "' is a direct or indirect alias for '" + alias + "' already");
 }
}

这个方法用来检查别名是否存在死结，即 a 是 b 的别名，b 是 a 的别名这种情况。检查的方式很简单，就是调用 hasAlias 方法，但是将传入的两个参数颠倒过来就可以了。

public void resolveAliases(StringValueResolver valueResolver) {
 synchronized (this.aliasMap) {
  Map<String, String> aliasCopy = new HashMap<>(this.aliasMap);
  aliasCopy.forEach((alias, registeredName) -> {
   String resolvedAlias = valueResolver.resolveStringValue(alias);
   String resolvedName = valueResolver.resolveStringValue(registeredName);
   if (resolvedAlias == null || resolvedName == null || resolvedAlias.equals(resolvedName)) {
    this.aliasMap.remove(alias);
   }
   else if (!resolvedAlias.equals(alias)) {
    String existingName = this.aliasMap.get(resolvedAlias);
    if (existingName != null) {
     if (existingName.equals(resolvedName)) {
      this.aliasMap.remove(alias);
      return;
     }
     throw new IllegalStateException(
       "Cannot register resolved alias '" + resolvedAlias + "' (original: '" + alias +
       "') for name '" + resolvedName + "': It is already registered for name '" +
       registeredName + "'.");
    }
    checkForAliasCircle(resolvedName, resolvedAlias);
    this.aliasMap.remove(alias);
    this.aliasMap.put(resolvedAlias, resolvedName);
   }
   else if (!registeredName.equals(resolvedName)) {
    this.aliasMap.put(alias, resolvedName);
   }
  });
 }
}

这个方法是处理别名是占位符的情况，例如当引入了一个 .properties 文件之后，那么在配置别名的时候就可以引用 .properties 中的变量，那么上面这个方法就是用来解析变量的。

例如下面这种情况，我有一个 alias.properties，如下：

name=user
alias=javaboy

然后在 XML 文件中使用这个 properties 文件，如下：

<context:property-placeholder location="classpath:alias.properties"/>
<alias name="${name}" alias="${alias}"/>

对于这种情况，一开始存入到 aliasMap 中的就是占位符了，resolveAliases 方法就是要将这些占位符解析为具体的字符串。

大家看到，首先这里将 aliasMap 复制一份，生成一个 aliasCopy，然后进行遍历。在遍历时，根据 valueResolver 将引用使用的占位符解析为真正的字符，如果解析出来的。如果解析出来的 name 和别名是相同的，那么显然是有问题的，就需要把这个别名移除掉。

继续判断，如果解析出来的别名和原本的别名不相等（说明别名使用了占位符），那么就去检查一下这个别名对应的 name，如果这个 name 已经存在，且等于占位符解析出来的 name，说明这个别名已经被定义过了，即重复定义，那么就把别名移除掉即可。如果这个别名指向的 name 和占位符解析出来的 name 不相等，说明试图让一个别名指向两个 bean，那么就直接抛出异常了。

如果解析出来的别名还没有指向 name 属性的话，那么就正常处理，检查是否存在死结、移除带占位符的别名，存入解析之后的别名。

最后，如果原本的名称和解析之后的属性名称不相等，那么就直接保存这个别名即可。

@Override
public void registerAlias(String name, String alias) {
 synchronized (this.aliasMap) {
  if (alias.equals(name)) {
   this.aliasMap.remove(alias);
  }
  else {
   String registeredName = this.aliasMap.get(alias);
   if (registeredName != null) {
    if (registeredName.equals(name)) {
     return;
    }
    if (!allowAliasOverriding()) {
     throw new IllegalStateException("Cannot define alias '" + alias + "' for name '" +
       name + "': It is already registered for name '" + registeredName + "'.");
    }
   }
   checkForAliasCircle(name, alias);
   this.aliasMap.put(alias, name);
  }
 }
}

这个就是使用最多的别名注册了，传入的参数分别是 bean 的 name 和 alias，如果 alias 跟 name 相等，二话不说直接移除，这个 alias 有问题。

否则就去查询这个 alias，检查这个 alias 是否已经有对应的 name 了，如果有，且等于传入的 name，那么直接返回就行了，不用注册，因为已经注册过了；如果有且不等于传入的 name，那么就抛出异常，因为一个 alias 不能指向两个 name。最后就是检查和保存了。

public String canonicalName(String name) {
 String canonicalName = name;
 String resolvedName;
 do {
  resolvedName = this.aliasMap.get(canonicalName);
  if (resolvedName != null) {
   canonicalName = resolvedName;
  }
 }
 while (resolvedName != null);
 return canonicalName;
}

这个方法用来解析出来别名里边顶格的名字，例如有一个 bean 有很多别名，a->b,b->c,c->d，那么这个方法的目的就是传入 a、b、c 中任意一个，返回 d 即可。因为 Spring 容器在处理的时候，并不用管这么多别名问题，容器只需要专注一个名字即可，因为最后一个别名实际上就是指向真实的 beanId 了，所以最终拿到的 bean 名称其实相当于 bean 的 ID 了。

别名的处理主要就是这些方法。

3. 原理分析

前面我们说了，别名的来源主要是两个地方：name 属性和 alias 标签，我们分别来看。

3.1 name 处理

对于 name 属性的处理，有两个地方，一个是在 bean 定义解析的时候，将 name 属性解析为 alias，具体在 BeanDefinitionParserDelegate#parseBeanDefinitionElement 方法中（这个方法在之前跟大家讲 bean 的默认名称生成策略的时候，见过）：

@Nullable
public BeanDefinitionHolder parseBeanDefinitionElement(Element ele, @Nullable BeanDefinition containingBean) {
 String id = ele.getAttribute(ID_ATTRIBUTE);
 String nameAttr = ele.getAttribute(NAME_ATTRIBUTE);
 List<String> aliases = new ArrayList<>();
 if (StringUtils.hasLength(nameAttr)) {
  String[] nameArr = StringUtils.tokenizeToStringArray(nameAttr, MULTI_VALUE_ATTRIBUTE_DELIMITERS);
  aliases.addAll(Arrays.asList(nameArr));
 }
    //省略其他
}

可以看到，这里就从 XML 节点中提取出来 name 属性，然后切分为一个数组，并将之存入到 aliases 属性中。接下来在后续的 BeanDefinitionReaderUtils#registerBeanDefinition 方法中，再把 aliases 中的值注册一下，如下：

public static void registerBeanDefinition(
  BeanDefinitionHolder definitionHolder, BeanDefinitionRegistry registry)
  throws BeanDefinitionStoreException {
 String beanName = definitionHolder.getBeanName();
 registry.registerBeanDefinition(beanName, definitionHolder.getBeanDefinition());
 String[] aliases = definitionHolder.getAliases();
 if (aliases != null) {
  for (String alias : aliases) {
   registry.registerAlias(beanName, alias);
  }
 }
}

这就是 XML 中的 name 属性是如何变为别名的。

3.2 别名标签处理

别名的另一个来源是别名标签，在 Spring 解析 XML 标签的时候，有针对别名标签的专门处理，具体位置是在 DefaultBeanDefinitionDocumentReader#parseDefaultElement 方法中：

private void parseDefaultElement(Element ele, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
 if (delegate.nodeNameEquals(ele, IMPORT_ELEMENT)) {
  importBeanDefinitionResource(ele);
 }
 else if (delegate.nodeNameEquals(ele, ALIAS_ELEMENT)) {
  processAliasRegistration(ele);
 }
 else if (delegate.nodeNameEquals(ele, BEAN_ELEMENT)) {
  processBeanDefinition(ele, delegate);
 }
 else if (delegate.nodeNameEquals(ele, NESTED_BEANS_ELEMENT)) {
  // recurse
  doRegisterBeanDefinitions(ele);
 }
}

这里会去判断标签的类型，如果是别名，就调用 processAliasRegistration 方法进行处理：

protected void processAliasRegistration(Element ele) {
 String name = ele.getAttribute(NAME_ATTRIBUTE);
 String alias = ele.getAttribute(ALIAS_ATTRIBUTE);
 boolean valid = true;
 if (!StringUtils.hasText(name)) {
  getReaderContext().error("Name must not be empty", ele);
  valid = false;
 }
 if (!StringUtils.hasText(alias)) {
  getReaderContext().error("Alias must not be empty", ele);
  valid = false;
 }
 if (valid) {
  try {
   getReaderContext().getRegistry().registerAlias(name, alias);
  }
  catch (Exception ex) {
   getReaderContext().error("Failed to register alias '" + alias +
     "' for bean with name '" + name + "'", ele, ex);
  }
  getReaderContext().fireAliasRegistered(name, alias, extractSource(ele));
 }
}

可以看到，这里也是从 XML 文件中的别名标签上，提取出来 name 和 alias 属性值，最后调用 registerAlias 方法进行注册。

好啦，这就是 Spring 中关于别名的处理流程啦～

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