内容概览

1. 环境与profile
1. 条件化的bean
1. 自动装配的歧义性
1. Bean的作用域
1. 运行时值注入
1. 总结

1. 环境与profile

在项目开发的过程中，不可避免的一个问题是项目需要在不同的环境之间运行与切换，比如最经典的例子，通常大部分中小型的项目分为开发（dev），测试（test），生产（prod）三个环境，这三个环境中，配置的数据库，缓存，常量或者秘钥等内容非常有可能是不同的，环境的切换通常非常有可能引发非预期的问题，详细大家都深有体会。

这种多环境的问题，参数布局最合理的方案就是，将不同环境的参数配置到不同的互不影响的文件中，然后在一个总的配置中引用指定环境的配置，这样进行环境切换时，只需要修改指定引用即可，所幸Spring在这方面的配置上给了非常简洁的方案。只要使用哪一个环境的配置，就激活哪一个就可以。

下面通过非常简单的代码来看一个多环境的例子，首先来看JavaConfig配置类中配置多环境，我们首先来配置一个bean，这个bean属于开发环境：

上面的配置类中使用了一个注解@Profile，这个注解就是配置环境的注解，这个注解需要一个参数，参数值就是环境的名字，上面配置的就是开发环境的bean，下面来看测试环境：

注意注解@Profile现在是配置在类级别上的，它表示整个类中的bean都是属于这个环境下创建，其实该注解还可以加在方法级别上，这样就能将多个环境的bean放在同一个配置类中，

注意，指定环境的bean会在该环境被激活时才创建，那些没有指定环境的bean就表示是否创建与激活哪个环境都没有关系，所以始终都会被创建。

上面是在Java配置类中配置，下面来看在xml文件中配置环境，首先看一个整个文件都为开发环境的xml：

注意，我们在开始的beans标签的结尾加了一个 profile="dev" ，这样就能指定为dev环境。测试环境也是一样：

上面两个xml都是整体文件属于一个环境，其实还可以在同一个文件中配置多个环境的bean，只需要在根元素beans下面继续嵌套beans标签即可：

上面的例子在JavaConfig和xml两种文件中通过两种方式定义不同的项目运行环境中的bean，那么问题来了，如何激活并使用某个profile呢？

Spring在确定哪个profile处于激活状态时，需要依赖两个独立的属性：spring.profiles.active和spring.profiles.default，通过单词意思大概也可以理解这两个配置的含义，一个是主动激活，一个是默认值，如果设置了spring.profiles.active属性的话，那么它设置的值就是被激活的值，但是如果没有设置spring.profiles.active，Spring将会查找spring.profiles.default的值。如果两个都没有设置，那就表示没有任何环境被激活，因此只会创建那些没有指定profile的bean。有多种方式来设置这两种属性：

作为 DispatcherServlet的初始化参数
作为Web应用的上下文参数
作为JNDI条目
作为环境变量
作为JVM的系统属性
在集成测试类上，使用@ActiveProfiles注解设置

举个栗子，比如使用DispatcherServlet的参数将spring.profiles.default的值设置为dev开发环境，在Servlet上下文中进行设置（为了兼顾到ContextLoaderListener）。例如在web应用中，在web.xml文件中的设置如下：

这样设置在开发环境中，就能直接启动激活dev环境，不需要额外的配置。当应用程序部署到生产环境或者其它环境时，运维人员可以根据情况使用JVM系统属性或者配置环境变量或者JNDI设置等方式设置spring.profile.active即可。这样spring.profiles.default的值就无所谓了，不影响生产环境。系统会优先使用spring.profiles.active的值。

上面spring.profiles.*两个参数中，profiles都是复数形式，表示可以同时激活多个profile，以逗号间隔，当然设置的多个环境要没有冲突，否则没有意义。

最后来看下在测试的时候配置环境，只需要使用@ActiveProfiles注解即可，参数是一个或者多个环境名：

2. 条件化的bean

前面讨论的profile其实就是一种条件化创建，在满足一定条件，即当前环境处于激活状态，那么某些bean就会被创建。关于条件化创建bean，还可以使用注解 @Conditional 来实现。首先我们来定义一个普通类：

然后就可以将此类配置成一个bean，但是是有条件的，如果实现这个条件逻辑呢？我们需要创建一个条件类 User013Condition ，此类需要实现 Condition 接口：

这个接口需要我们实现一个 matches方法，这个方法返回true，就表示满足条件，可以创建bean，返回false就不能创建。matches方法很简单，但是功能强大，它有两个参数，第一个是ConditionContext类型参数，第二个是AnnotatedTypeMetadata类型参数。先来看第一个，ConditionContext是一个接口，我们来看一下这个接口：

其中：

getRegistry() 方法返回的 BeanDefinitionRegistry 可以检查bean的定义
getBeanFactory() 方法返回的 ConfigurableListableBeanFactory 可以检查bean是否存在，甚至探查bean的属性
getEnvironment() 方法返回的 Environment 可以检查环境变量是否存在，以及它的值是什么
getResourceLoader() 方法可以读取并探查 ResourceLoader 所加载的资源
getClassLoader()方法返回的 ClassLoader 可以加载并检查类是否存在

通过上面几个方法可以看到，ConditionContext参数十分强大，几乎可以获取spring项目中大部分的项目信息。第二个AnnotatedTypeMetadata类型参数能够让我们检查带有@Bean注解的方法上还有什么其它注解，AnnotatedTypeMetadata也是一个接口，具体内容如下：

其中借助 isAnnotated 方法，我们能够判断带有@Bean注解的方法是不是还有其它特定的注解，借助其它几个方法，我们能够检查带有@Bean注解的方法上其它注解的属性。我们来看一下@Profile：

可以发现，这个注解的功能也是通过@Conditional注解实现的，这是spring4版本对@Profile进行了重构，我们来看一下具体实现逻辑：

可以看到这这个类中，通过AnnotatedTypeMetadata得到了用于@Profile注解的所有属性，借助该信息，它会明确检查value值，该属性包含了bean的profile名称。然后它根据ConditionContext得到Environment 来检查该profile （借助acceptsProfiles方法）是否处于激活状态。

下面我们来实现一个自己的逻辑，检查环境变量中是否含有ioc，如果有，就创建该bean，

然后再配置类中配置Bean：

3. 自动装配的歧义性

前面的内容我们已经讨论过自动化装配，不过自动装配有歧义性，如果自动装配时，不止有一个bean能够匹配结果的话，这种歧义性会阻碍Spring自动装配属性、构造器参数或方法参数。

举个栗子，我们使用自动装配：

然后，写一个接口，这个接口有两个实现类，都是bean，

当我们把这个bean装配到其它bean中时，却没有指明是哪个具体bean，而是使用接口类型：

我们来调用：

这时候，Spring无法做出选择，别无他法，只好宣布失败，跑出NoUniqueBeanDefinitionException异常：

这只是一个简单的例子，实际开发中，歧义性确实非常罕见，不过确实是一个问题。当确实发生歧义性时，Spring提供了多种可选方案来解决这样的问题，你可以将多个可选bean中的某一个设置为首选（primary）bean，或者使用限定符（qualifier）来帮助Spring将可选的bean的范围缩小到只有唯一一个。

来看一下第一种方案，使用primary来标记一个首选的bean，可以使用@Primary注解配合@Component注解使用，将其中一个bean标志位首选：

这是自动装配的情况，如果是显式配置，可以和@Bean注解配合使用，标记在方法上来设置首选bean，如果是xml配置，可以在bean标签内增加一个属性 primary="true" 来标记哪个是首选bean。这样在运行的时候，Spring就不会有歧义性。但是要注意首选bean不能标记多个，标记多个和没有标记效果一样，都会产生歧义。

上面是第一种方案，更加强大的是第二种方案，使用限定符。设置首选bean的局限性在于，无法将可选方案的范围限定到唯一一个无歧义性的选项中。它只能标识一个优先的可选方案，当首先bean的数量超过一个时，我们并没有其它方法进一步缩小可选范围。相反，限定符能够在所有可选方案中进一步缩小范围，最终能够达到只有一个bean满足所规定的限定条件，如果将现有的所有限定符使用上依然存在歧义性，那么你可以继续使用更多的限定符来继续缩小范围。

@Qualifier注解是使用限定符的主要方式，它可以与@Autowire等注入注解协同使用，在注入的时候指定想要使用的是哪个bean，例如：

这是使用限定符最简单的例子，@Qualifier注解的参数就是所选bean的id，我们前面讨论过，每个bean都有一个默认的id，就是类名，不过首字母要变为小写。

其实更准确的来说，@Qualifier注解的参数是一个String类型的限定符，每个bean都会指定一个限定符，如果没有显式指定，那么这个限定符和bean的id相同。

在没有显式的指明限定符的时候，会存在问题，如果类名修改了，那么限定符会跟着修改，所以更好的办法是手动指明一个限定符，这样就不会受其它地方的修改产生影响。例如：

同样，使用注解@Qualifier指定限定符还可以配置在带有@Bean注解的方法上。不过如果限定符有重复的情况，比如：

当然这种情况是极少的，遇到这种情况我们可以增加限定符来继续缩小范围：

报错了，这时候遇到了一个问题，Java不允许在同一个条目上重复出现相同类型的多个注解，这里可以采取一个折中的办法，就是自定义注解，比如根据 @Qualifier("nums")，@Qualifier("one")，@Qualifier("two")三个标识，我们可以自定义下面三个注解：

这样我们就可以把新定义的注解标记在原来有@Qualifier的地方：

通过自定义的限定符注解，我们就可以同时使用多个限定符，不会再报错了。相对于原来的@Qualifier注解，自定义限定符注解类型更加安全。

4. Bean的作用域

在默认情况下，Spring应用上下文中所有的bean都是以单例（singleton）的形式创建的。也就是说不管一个bean被注入到其它bean多少次，每次所注入的都是同一个实例，当然大多数情况下面，单例bean是理想的方案。

但是有的时候，某些bean是有一定状态的，它是易变的，因此重用就是不安全的，再使用单例就不合适了。在这方面，Spring定义了多种作用域，可以基于这些作用域创建bean，包括：

单例（Singletone）：在整个应用中，只创建一个bean的实例
原型（Prototype）：每次注入或者通过Spring上下文获取时，都会创建一下新的bean实例
会话（Session）：在web应用中，为每个会话创建一个bean实例
请求（Request）：在web应用中，为每个请求创建一个bean实例

单例是默认的作用域，对于不适合单例的要选择其它作用域，需要使用@Scope注解，它可以与@Component或@Bean一起使用在类或者方法上。例如将一个类声明为原型bean：

这里使用 ConfigurableBeanFactory类的SCOPE_PROTOTYPE常量设置了原型作用域，当然，也可以直接在注解里面写成：@Scope("prototype")，但是字面量毕竟容易出错，使用常量更加安全。同样，在配置类中显式配置bean也可以使用：

同样，在xml配置中，可以使用bean元素的scope属性来配置：

再来看一个购物车的例子。在电商网站上，每个用户都有一个自己的购物车，这个购物车的bean不能设置为单例作用域，否则全网站只有一个购物车肯定不合适，也不能设置为原型作用域，否则每次使用都会创建一个新的购物车，以前加进去的都没了，同样的道理，配置成请求作用域也会存在这个问题。所以，最合适的是会话作用域，因为它与用户的关联性最大，要指定会话作用域，我们可以使用@Scope注解，使用方式是相同的：

这里的WebApplicationContext类需要引入spring-web依赖。这样就会在web应用中为每个会话创建一个购物车实例。也就是对于同一个会话，购物车相当于单例。

@Scope注解还有一个属性 proxyMode，它的值在购物车中被设置成了 ScopedProxyMode.INTERFACES，这个属性解决了将会话或者请求作用域的bean注入到单例的bean中所遇到的问题，在讨论proxyMode之前，先来看一下它应用的场景，假设我们要讲购物车的bean注入到电商网站的bean中：

因为Store是一个单例的bean，会在Spring应用上下文加载时创建，当它创建时，Spring会试图将ShoppingCart注入到Store中，但是ShoppingCart是会话级别的bean，因此此时并不存在，直到第一个用户登录有了会话后才有ShoppingCart实例。

另外，系统中将会有多个ShoppingCart实例，因为每个用户一个，所以并不应该注入某个固定的ShoppingCart实例到Store中，最好Store处理购物车业务时，恰好是当前用户对应的那一个。

因此Spring并不会将实际的ShoppingCart实例注入到Store中，Spring会注入一个ShoppingCart的bean的代理，

如图，这个代理会暴露与ShoppingCart相同的方法，所以Store会认为它就是一个购物车，但是当Store调用ShoppingCart的方法时，代理会对其进行懒解析并将调用委托给会话作用域内真正的 ShoppingCart 的bean。

现在我们可以来讨论一下proxyMode属性，ShoppingCart的proxyMode属性被设置成了 ScopedProxyMode.INTERFACES，这个属性值表明，这个代理要实现ShoppingCart接口，并将调用委托给实际实现这个接口的bean。

如果ShoppingCart是接口而不是具体类，这样是可以的，也是最理想的模式。但是如果ShoppingCart是一个具体类的话，Spring就没有办法创建基于接口的代理了，此时，必须使用 CGLib 来生成基于类的代理，所以如果bean类型是具体类的话，我们必须要将proxyMode的值设置为 ScopedProxyMode.TARGET_CLASS，以此表示要为类创建代理，所以代码应该改为：

上面我们主要讨论的会话作用域，不过请求作用域也会面临相同的问题，因此请求作用域的bean应该也以作用域代理的方式进行注入。

上面讨论的是Java配置类和自动装配的方式，在xml中配置会话作用域和请求作用域的bean，需要使用spring aop命名空间的一个新元素（需要声明aop命名空间，后面讨论aop会具体学习）：

<aop:scoped-proxy/>是与@Scope注解的proxyMode属性功能相同的Spring xml配置元素。它会告诉Spring bean创建一个作用域代理，默认情况下，它会使用 CGLib创建目标类的代理，如果想要求生成基于接口的代理，需要设置 proxy-target-class="false" ，

5. 运行时值注入

Spring 的ioc中，依赖注入就是将一个bean的引用注入到另一个bean的属性或者方法参数中。本质上说就是将一个对象与另一个对象进行关联。不过前面的例子中，也有不少是直接在创建bean的时候赋值的，比如：

这种是采用硬编码的方式，直接给bean赋的初始值。有时候是可以的，但是很多时候，我们更希望避免硬编码，让这些属性或参数的值在运行时再确定，Spring提供了两种方式实现了运行时值注入的功能：

属性占位符（Property placeholder）
Spring表达式语言（SpEL）

这两种的用法有点类似，不过目的和行为所有差别，其中属性占位符方式较为简单，先来看一下这种方法。

Spring中，处理外部值最简单的方式就是声明属性源，并通过Spring的Environment来检索属性。举个栗子，首先创建一个属性文件：

然后看配置：

代码中，引入配置文件app.properties 使用了注解 @PropertySource，这个属性文件的内容会加载到Spring的Environment中，然后就可以从这里检索出属性。在配置方法中可以看到，属性的获取时通过 getProperty 方法实现的。下面来具体了解一下 Environment。

调用Environment方法的时候发现，getProperty并不是获取属性的唯一方法：

getProperty方法有四个重载：

String getProperty（String key）
String getProperty（String key， String defaultValue）
T getProperty（String key， Class<T> type）
T getProperty（String key， Class<T> type， T defaultValue）

前两种方法都是返回String类型，第一种方法我们已经使用过了，第二种方法多了一个参数，默认值。也就是在获取不到指定属性的值的时候，直接返回一个默认值。剩下的两种getProperty方法与前面两种非常类似，但是它可以对返回类型进行设置，不一定是String类型。例如我们想要的值只是一个数量，这样就能直接获取对应的类型，而不必获取String，然后在进行类型转换：

Environment还提供了几个与属性相关的方法，如果你在使用 getProperty方法的时候，没有指定默认值，并且这个属性也没有定义的话，获取到的值是null，如果你希望这个属性必须要定义，那么可以使用getRequiredProperty方法：

在这里，如果属性 "app.user.age" 没有定义，会抛出 IllegalStateException 异常。如果想检查一下属性是否存在可以使用 containsProperty 方法：

Environment还提供了一些方法来检查哪些profile处于激活状态：

String[] getActiveProfiles() 返回激活profile名称的数组
String[] getDefaultProfiles() 返回默认profile名称的数组
boolean acceptsProfiles(String... profiles) 如果Environment支持给定profile的话，就返回true

在前面的讨论条件化创建bean的例子中，我们提到了环境的的注解 @Profile 的底层实现使用的就是条件化创建，条件逻辑类是 ProfileCondition ：

可以看到这个类中就使用了 acceptsProfiles 方法。Environment的方法不经常使用，但是一定要了解。直接从Environment中获取属性是非常方便的，尤其是在使用Java配置类的时候，不过Spring也提供了通过占位符装配属性的方法，占位符的值来源于一个属性源。在Spring装配中，占位符的形式为 "${...}" 包装的属性名称。

在Java配置类中，可以使用@Value注解来配置属性，例如：

或者直接放在参数中：

这样配置bean的时候，可以直接使用：

再来看xml配置的例子，首先引入配置文件，需要使用元素标签 context:property-placeholder ，然后引用属性值：

Spring 表达式语言（Spring Expression Language， SpEL）提供了另外一种更为通用的在运行时注入值。它能够以一种强大和简洁的方式将值装配到bean属性和方法参数中，在这个过程中表达式会在运行时计算得到值。使用SpEL可以实现非常不错的装配效果。SpEL拥有很多特性，包括：

使用bean的id来引用bean
调用方法和访问对象的属性
对值进行算数、关系和逻辑运算
正则表达式匹配
集合操作

而且SpEL还能够应用在依赖注入以外的地方（例如，Spring Security）。首先来看SpEL的几个例子，以及如何将其注入到bean中。

需要了解的第一件事就是SpEL表达式要放到 "#{...}" 之中，这与属性占位符有点类似，属性占位符需要放到 "${...}" 之中。下面来看一个最简单的SpEL表达式：#{1} ，大括号内部的就是实际的SpEL表达式体了。这里是一个数字常量 1 ，很明显，这个表达式的结果就是 1 。当然实际的表达式肯定更复杂一些。再来看一个例子： #{T(System).currentTimeMillis()} ，它的最终计算结果是获取那一刻的时间毫秒数。T()表达式会将java.lang.System视为Java中对应的类型，因此，可以调用它内部的静态方法 currentTimeMillis() ，举个栗子：

SpEL表达式也可以引用其它的bean或其它bean的属性，例如：#{role.titles} ，这个表达式会计算得到id为role的bean的titles属性，代码示例如下（role0202方法）：

我们还可以通过systemProperties对象引用系统属性，比如获取操作系统的名字：

同时，我们可以自定义自己的配置文件的属性对象，然后以同样的方式引用：

上面是几个在配置类中的基本使用的例子，同样，在xml配置文件中使用方式类似，如获取系统属性：

获取用户自定义属性：

前面是几个简单的样例，下面来看一下SpEL所支持的基础表达式。前面已经看到一个表示常量的例子：#{1} ，同样，表示浮点值就是： #{3.14} ，表示科学计数法就是： #{9.87E4} ，表示乘以10的四次方，就是 98700 ，也可以直接表示String类型的值： #{'Jack'} ，也可以表示boolean类型的值： #{true} 。当然单独包含一个字母量的值其实意义不大，但是由多个字面量、常量和变量组成的表达式是非常有用的。

前面的例子中，有对bean属性的引用： #{role.titles} ，不仅是属性，还可以调用bean的方法： #{role.say()} ，还可以连续调用： #{role.say().toString()} ，不过如果 say() 方法的返回值为null就会报异常，为了避免这个问题，我们可以使用安全运算符： #{role.say()?.toString()} ，就是在无法确定的 say() 方法后面加个？，这样如果 say() 方法返回null ，就不会继续调用后面的 toString() 方法，表达式的结果直接返回 null 。

前面的例子中，有获取时间戳的例子： #{T(System).currentTimeMillis()} ，在SpEL表达式中，可以直接使用类型。如果要访问类的静态方法和常量的话，需要依赖 T() 这个关键的运算符，例如，使用Math类就需要像下面这样写： #{T(java.lang.Math)} ，这里的 T() 运算符的结果是一个class对象，这个运算符的真正价值就在于，它能访问类的静态方法和常量。例如，装配的时候需要常量 PI ，可以这样写： #{T(java.lang.Math).PI} ，获取一个随机数，就需要调用方法，可以这样写，#{T(java.lang.Math).random()} 。

SpEL提供了很多运算符，这些运算符可以运用在表达式上：

举个例子： #{2T(java.lang.Math).PIcircle.radius} ，这个例子展示了将简单的表达式组合为复杂的表达式，它的计算结果显而易见，就是圆的周长。 #{T(java.lang.Math).PI*circle.radius^2} 就是圆的面积，"^" 是用于乘方计算的运算符。

当使用String类型的值时 “+” 符号就表示连接操作： #{'hello ' + 'world'} ，与Java代码中是一样的，SpEL还提供了比较运算符，有符号和文本两种形式：

1.#{user.age == 18} 与 #{user.age eq 18} 等价
2.#{user.age > 18} 与 #{user.age gt 18} 等价
3.#{user.age < 18} 与 #{user.age lt 18} 等价
4.#{user.age >= 18} 与 #{user.age ge 18} 等价
5.#{user.age <= 18} 与 #{user.age le 18} 等价

计算结果是boolean类型 true或者false。SpEL还提供了三元运算符，与Java代码中的很类似，比如判断年龄，大于18就是成人：#{user.age >= 18 ? 'man' : 'child'} 。三元运算符常见的一种场景就是检查null值，如果是null就用一个默认的值来代替null值，下面会判断name是否为null，如果是null就返回 "Jack" :

.#{user.name ?: 'Jack'}

当处理文本时，有时候检查文本是否匹配某种规则是非常有用的，比如正则表达式。SpEL通过matches运算符支持表达式中的模式匹配。matches运算符对String类型的文本（作为左边参数）进行匹配正则表达式（作为右边参数）。如果匹配就返回true，反之返回false。假设我们想检查一个问题是否是邮件地址：

.#{user.email matches '[a-zA-Z0-9._%+-]+@[a-zA-Z0-9.-]+\.com'}

除了正则表达式，SpEL最令人惊叹的技巧是操作集合和数组。比如：#{role.users[2].title} 表示引用一个元素。比如： #{role.users[T(java.lang.Math).random()*role.users.size()].title} 表示随机获取一个人的title。

"[]"运算符用来从集合或者数组中按照索引获取元素。不仅如此，它还可以从字符串中获取一个字符，比如获取第五个：#{'hello'[4]} ，结果就是 "e" .

SpEL还提供了查询运算符（.?[]）,它会用来对集合进行过滤，得到集合的一个子集。假设，要获取角色中，所有年龄大于18岁的用户：#{role.users .?[age > 18]} ，可以看到查询运算符的方括号中有另一个表达式，这个表达式结果为true，这个元素就会放到结果列表中。

SpEL还提供了投影运算符（.![]），它从集合的每个成员中选择特定的属性放到另外一个集合中。假设我们要获取所有用户的名字：#{role.users .![name]} ，实际上，投影的操作可以与其它任意的运算符一起使用，比如将查询运算符与投影一起使用：#{role.users .?[age>18] .![name]} ，表示所有成人的名字。

SpEL还有很多例子，不过要注意，写SpEL的时候，不要过于复杂，否则维护和测试起来都很麻烦。简单直接就可以。

6. 总结

这篇内容是上一篇的延续，学习了很多spring ioc的高级技巧，完善了spring ioc的整个知识结构，为后面的内容学习 spring aop做好准备。

代码地址：https://gitee.com/blueses/spring-framework-demo
11-12：profile与环境配置
13：条件化的bean
14-17：自动装配的歧义性
18：bean的作用域
19-20：运行时值注入

Spring IOC学习（02）Bean的高级装配