1. 揭秘Spring型別轉換 - 框架設計的基石

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✍前言

你好，我是YourBatman。
Spring Framework是一個現代化的框架，儼然已發展成為Java開發的基石。隨著高度封裝、高度智慧化的Spring Boot的普及，發現團隊內越來越少的人知道其深層次機制，哪怕只有一點點。這是讓Spirng團隊開心，但卻是讓使用的團隊比較擔憂的現象。

若執行一個完全黑箱程式無疑像抱著一個定時炸彈，總是如履薄冰、戰戰兢兢。團隊內需要這樣的同學來為它保駕護航，驚爆之時方可泰然自諾。所以，你願意pick嗎？
本系列將討論Spring Framework裡貫穿其上下文，具有舉足輕重地位的一個模組：型別轉換（也可叫資料轉換）。

✍正文

Java是個多型別且強型別語言，型別轉換這個概念對它來說並不陌生。比如：

自動型別轉換（隱式）：小型別 -> 大型別。eg：int a = 10; double b = a;
強制型別轉換（顯式）：大型別 -> 小型別。eg：double a = 10.123; int b = (int)a;
- 說明：強轉有可能產生精度丟失
呼叫API型別轉換：常見的是字串和其它型別的互轉。eg：parseInt(String); parseBoolean(String); JSON.toJSONString(Obj); LocalDate.parse(String)
- 說明：API可能來自於JDK提供、一方庫、二方庫、三方庫提供

在企業級開發環境中，會遇到更為複雜的資料轉換場景，譬如說：

輸入/傳入一個規格字串（如1,2,3,4），轉換為一個陣列
輸入/傳入一個JSON串（如{"name":"YourBatman","age":18}），轉換為一個Person物件
輸入/傳入一個URL串（如：C:/myfile.txt、classpath:myfile.txt），轉換為一個org.springframework.core.io.Resource物件

雖說資料輸入/傳入絕大部分都會是字串（如Http請求資訊、XML配置資訊），但結構可以千差萬別，那麼這就必然會涉及到大量的資料型別、結構轉換的邏輯。倘若這都需要程式設計師自己手動編碼做轉換處理，那會讓人望而生畏甚至怯步。
還好我們有Spring。從本文起，A哥就幫你解密Spring Framework它是如何幫你接管型別轉換，實現“自動化”的。有了此部分知識的儲備，後續再討論自動化資料繫結、自動化資料校驗、Spring Boot鬆散繫結等，一切都變得容易接受得多。

說明：型別轉換其實每個框架都會存在，其中Java領域以Spring的實現最為經典，學會後便可舉一反三

Spring型別轉換

Spring的型別轉換也並非一步到位。完全掌握Spring的型別轉換並非易事，需要有一定的脈絡按步驟進行。本文作為型別轉換系列第一篇文章，將繪製目錄大綱，將從以下幾個方面逐步展開討論。

早期型別轉換之PropertyEditor

早期的Spirng（3.0之前）型別轉換是基於Java Beans介面java.beans.PropertyEditor來實現的（全部繼承自PropertyEditorSupport）：

public interface PropertyEditor {
 ... // String -> Object void setAsText(String text) throws java.lang.IllegalArgumentException; // Object -> String String getAsText(); ...}

這類實現舉例有：

StringArrayPropertyEditor：,分隔的字串和String[]型別互轉
PropertiesEditor：鍵值對字串和Properties型別互轉
IntegerEditor：字串和Integer型別互轉
...

基於PropertyEditor的型別轉換作為一種古老的、遺留下來的方式，是具有一些設計缺陷的，如：職責不單一，型別不安全，只能實現String型別的轉換等。雖然自Spring 3.0起提供了現代化的型別轉換介面，但是此部分機制一直得以保留，保證了向下相容性。

說明：Spring 3.0之前在Java領域還未完全站穩腳跟，因此良好的向下相容顯得尤為重要
這塊內容將在本系列後面具體篇章中得到專題詳解，敬請關注。

新一代型別轉換介面Converter、GenericConverter

為了解決PropertyEditor作為型別轉換方式的設計缺陷，Spring 3.0版本重新設計了一套型別轉換介面，其中主要包括：

Converter<S, T>：Source -> Target型別轉換介面，適用於1:1轉換
- StringToPropertiesConverter：將String型別轉換為Properties
  - StringToBooleanConverter：將String型別轉換為Boolean
  - EnumToIntegerConverter：將Enum型別轉換為Integer
ConverterFactory<S, R>：Source -> R型別轉換介面，適用於1:N轉換
- StringToEnumConverterFactory：將String型別轉任意Enum
  - StringToNumberConverterFactory：將String型別轉為任意數字（可以是int、long、double等等）
- NumberToNumberConverterFactory：數字型別轉為數字型別（如int到long，long到double等等）
GenericConverter：更為通用的型別轉換介面，適用於N:N轉換
- ObjectToCollectionConverter：任意集合型別轉為任意集合型別（如List<String>轉為List<Integer> / Set<Integer>都使用此轉換器）
- CollectionToArrayConverter：解釋基本同上
- MapToMapConverter：解釋基本同上
ConditionalConverter：條件轉換介面。可跟上面3個介面組合使用，提供前置條件判斷驗證

重新設計的這套介面，解決了PropertyEditor做型別轉換存在的所有缺陷，且具有非常高的靈活性和可擴充套件性。但是，每個介面獨立來看均具有一定的侷限性，只有使用組合拳方才有最大威力。當然嘍，這也造成學習曲線變得陡峭。據我瞭解，很少有同學搞得清楚新的這套型別轉換機制，特別容易混淆。倘若你掌握了是不是自己價值又提升了呢？不信你細品？
這塊內容將在本系列後面具體篇章中得到專題詳解，敬請關注。

新一代轉換服務介面：ConversionService

從上一小節我們知道，新的這套介面中，Converter、ConverterFactory、GenericConverter它們三都著力於完成型別轉換。對於使用者而言，如果做個型別轉換需要了解到這三套體系無疑成本太高，因此就有了ConversionService用於整合它們三，統一化介面操作。
此介面也是Spring 3.0新增，用於統一化 底層型別轉換實現的差異，對外提供統一服務，所以它也被稱作型別轉換的門面介面，從介面名稱xxxService也能看出來其設計思路。它主要有兩大實現：

GenericConversionService：提供模版實現，如轉換器的註冊、刪除、匹配查詢等，但並不內建轉換器實現
DefaultConversionService：繼承自GenericConversionService。在它基礎上預設註冊了非常多的內建的轉換器實現，從而能夠實現絕大部分的型別轉換需求

ConversionService轉換服務它貫穿於Spring上下文ApplicationContext的多項功能，包括但不限於：BeanWrapper處理Bean屬性、DataBinder資料繫結、PropertySource外部化屬性處理等等。因此想要進一步深入瞭解的話，ConversionService是你繞不過去的坎。

說明：很多小夥伴問WebConversionService是什麼場景下使用？我說：它並非Spirng Framework的API，而屬於Spring Boot提供的增強，且起始於2.x版本，這點需引起注意
這塊內容將在本系列後面具體篇章中得到專題詳解，敬請關注。

型別轉換整合格式化器Formatter

Spring 3.0還新增了一個Formatter<T>介面，作用為：將Object格式化為型別T。從語義上理解它也具有型別轉換（資料轉換的作用），相較於Converter<S,T>它強調的是格式化，因此一般用於時間/日期、數字（小數、分數、科學計數法等等）、貨幣等場景，舉例它的實現：

DurationFormatter：字串和Duration型別的互轉
CurrencyUnitFormatter：字串和javax.money.CurrencyUnit貨幣型別互轉
DateFormatter：字串和java.util.Date型別互轉。這個就使用得太多了，它預設支援什麼格式？支援哪些輸出方式，這將在後文詳細描述
......

為了和型別轉換服務ConversionService完成整合，對外只提供統一的API。Spring提供了FormattingConversionService專門用於整合Converter和Formatter，從而使得兩者具有一致的程式設計體驗，對開發者更加友好。
這塊內容將在本系列後面具體篇章中得到專題詳解，敬請關注。

型別轉換底層介面TypeConvert

定義型別轉換方法的介面，它在Spring 2.0就已經存在。在還沒有ConversionService之前，它的型別轉換動作均委託給已註冊的PropertyEditor來完成。但自3.0之後，這個轉換動作可能被PropertyEditor來做，也可能交給ConversionService處理。
它一共提供三個過載方法：

// @since 2.0
public interface TypeConverter {
 // value：待轉換的source源資料
 // requiredType：目標型別targetType
 // methodParam：轉換的目標方法引數，主要為了分析泛型型別，可能為null
 // field：目標的反射欄位，為了泛型，可能為null
 <T> T convertIfNecessary(Object value, Class<T> requiredType) throws TypeMismatchException; <T> T convertIfNecessary(Object value, Class<T> requiredType, MethodParameter methodParam) throws TypeMismatchException; <T> T convertIfNecessary(Object value, Class<T> requiredType, Field field) throws TypeMismatchException;
}

它是Spring內部使用型別轉換的入口，最終委託給PropertyEditor或者註冊到ConversionService裡的轉換器去完成。它的主要實現有：

TypeConverterSupport：@since 3.2。繼承自PropertyEditorRegistrySupport，它主要是為子類BeanWrapperImpl提供功能支撐。作用有如下兩方面：
1. 提供對預設編輯器（支援JDK內建型別的轉換如：Charset、Class、Class[]、Properties、Collection等等）和自定義編輯器的管理（PropertyEditorRegistry#registerCustomEditor）
2. 提供get/set方法，把ConversionService管理上（可選依賴，可為null）
資料繫結相關：因為資料繫結強依賴於型別轉換，因此資料繫結涉及到的屬性訪問操作將會依賴於此元件，不管是直接訪問屬性的DirectFieldAccessor還是功能更強大的BeanWrapperImpl均是如此

總的來說，TypeConverter能把型別的各種實現、API收口於此，Spring把型別轉換的能力都轉嫁到TypeConverter這個API裡面去了。雖然方便了使用，但其內部實現原理稍顯複雜，同樣的這塊內容將在本系列後面具體篇章中得到專題詳解，敬請關注。

Spring Boot使用增強

在傳統Spring Framework場景下，若想使用ConversionService還得手動檔去配置，這對於不太瞭解其執行機制的同學無疑是有使用門檻的。而在Spring Boot場景下這一切都會變得簡單許多，可謂使用起來愈發方便了。
另外，Spring Boot在內建轉換器的基礎上額外擴充套件了不少實用轉換器，形如：

StringToFileConverter：String -> File
NumberToDurationConverter：
DelimitedStringToCollectionConverter：
......

✍總結

基於配置來控制程式執行總比你修改程式程式碼來得更優雅、更富彈性，但這是需要依賴於資料繫結、資料校驗等功能的，而它們又依賴於型別轉換。

雖說幾乎所有的框架都會有型別轉換的功能模組，但Spring的可能是最為通用、最為經典的存在。因此本系列專題講解Spring Framework的型別轉換，旨在能夠幫你你撬開通往躍升的大門，節節攀高。

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