09、Spring Boot 3.x 特性-类型安全的配置属性

SpringBoot 提供@ConfigurationProperties和@Value注解，可以把属性绑定到JavaBean中。
使用@Value("${property}")注解注入配置属性有时可能很麻烦，特别是在处理多个属性或数据本质上是分层嵌套的情况。

一、 JavaBean属性绑定

通过@ConfigurationProperties注解可以把属性配置文件内容绑定到JaveBean中,如下所示：

@Component
@ConfigurationProperties("my.service")
public class MyProperties {
   
     

    private boolean enabled;

    private InetAddress remoteAddress;

    private final Security security = new Security();

    // getters / setters...

    public static class Security {
   
     

        private String username;

        private String password;

        private List<String> roles = new ArrayList<>(Collections.singleton("USER"));

        // getters / setters...

    }

}

上述POJO定义了以下属性:

#默认为false
my.service.enabled=false 
#可以从String强制转换类型
my.service.remote-address=127.0.0.1
#嵌套类型security,此处也可以独立成SecurityProperties
my.service.security.username=jack
my.service.security.password=123456
my.service.security.roles=admin,normal

使用时直接使用Spring提供的Bean注入注解即可:

@RestController
public class TestExternalizedConfigController {
   
     
    @Autowired
    private MyProperties myProperties;

    @RequestMapping(value = "/config")
    public Object test() {
   
     
        return myProperties.toString();
    }
}

结果:

MyProperties{
   
     enabled=true, remoteAddress=/127.0.0.1, security=Security{
   
     username='jack', password='123456', roles=[admin, normal]}}

二、构造函数绑定

上面的例子可以用类属性不可变重写:

@ConfigurationProperties("my.service")
public class MyProperties {
   
     

    private final boolean enabled;

    private final InetAddress remoteAddress;

    private final Security security;

    public MyProperties(boolean enabled, InetAddress remoteAddress, Security security) {
   
     
        this.enabled = enabled;
        this.remoteAddress = remoteAddress;
        this.security = security;
    }

    public boolean isEnabled() {
   
     
        return this.enabled;
    }

    public InetAddress getRemoteAddress() {
   
     
        return this.remoteAddress;
    }

    public Security getSecurity() {
   
     
        return this.security;
    }

    public static class Security {
   
     

        private final String username;

        private final String password;

        private final List<String> roles;

        public Security(String username, String password, @DefaultValue("USER") List<String> roles) {
   
     
            this.username = username;
            this.password = password;
            this.roles = roles;
        }

        public String getUsername() {
   
     
            return this.username;
        }

        public String getPassword() {
   
     
            return this.password;
        }

        public List<String> getRoles() {
   
     
            return this.roles;
        }

    }

}

上述代码中，只有一个构造函数那么程序使用构造函数绑定。意思就是绑定器将找到一个构造函数，其中包含你希望绑定的参数。如果你的类有多个构造函数，@ConstructorBinding注解可以用来指定构造函数绑定使用哪个构造函数。

如果选择不绑定具有单个参数化构造函数的类的构造函数，必须用@Autowired注释构造函数。 如果你使用的是Java 16或更高版本，可以将构造函数绑定与Records一起使用。除非你的记录有多个构造函数，否则没有必要使用@ConstructorBinding。构造函数绑定类(如上面示例中的Security)的嵌套成员也将通过它们的构造函数进行绑定。

可以在构造函数参数和Record组件上使用@DefaultValue指定默认值,转换服务将注解的String值强制转换为缺失属性的目标类型。
默认情况下，如果没有属性绑定到Security，则MyProperties实例将包含一个null的Security。如果你希望返回一个非null的Security实例，即使没有属性绑定到它，你可以使用一个空的@DefaultValue注释:

public MyProperties(boolean enabled, InetAddress remoteAddress, @DefaultValue Security security) {
   
     
    this.enabled = enabled;
    this.remoteAddress = remoteAddress;
    this.security = security;
}

注意点:

要使用构造函数绑定，必须使用@EnableConfigurationProperties或配置属性扫描来启用类。
由常规Spring机制创建的bean(例如@Component bean、使用@Bean方法创建的bean或使用@Import加载的bean)不能使用构造函数绑定。

不建议使用带有@ConfigurationProperties的java.util.Optional，因为它主要用于作为返回类型。因此，它不太适合配置属性注入。为了与其他类型的属性保持一致，如果你确实声明了一个可选属性并且它没有值，那么将会绑定null而不是Empty Optional。

三、@ConfigurationProperties

1.启用@ConfigurationProperties注解

Spring Boot提供了绑定@ConfigurationProperties类型并将其注册为bean的基础设施。可以在类上启用配置属性，也可以启用配置属性扫描(@EnableConfigurationProperties)，其工作方式与组件扫描类似。

有时候，带有@ConfigurationProperties注释的类可能不适合扫描，例如，如果你正在开发自己的自动配置，或者你想有条件地启用它们。再者组件扫描的方式(@Component bean、使用@Bean方法创建的bean或使用@Import加载的bean)不能使用构造函数绑定。

在这些情况下，使用@EnableConfigurationProperties注解指定要处理的类型列表。这可以在任何@Configuration类上执行，如下例所示:

@Configuration(proxyBeanMethods = false)
@EnableConfigurationProperties(SomeProperties.class)
public class MyConfiguration {
   
     
}

如果要使用配置属性扫描，请向应用程序添加@ConfigurationPropertiesScan注释。通常，它被添加到用@SpringBootApplication注释的主应用程序类中，但也可以添加到任何@Configuration类中。
默认情况下，扫描将从声明注释的类的包中进行。如果想定义要扫描的特定包，可以这样做，如下所示:

@SpringBootApplication
@ConfigurationPropertiesScan({
   
      "com.example.app", "com.example.another" })
public class MyApplication {
   
     

当使用配置属性扫描(@ConfigurationPropertiesScan)或通过@Enableconconfigurationproperties注册@ConfigurationProperties bean时,这个bean有一个规范的name:<prefix>-<fqn>，其中<prefix>是在@ConfigurationProperties(prefix="")注释中指定的环境键前缀,<fqn>是bean的完全限定名。
如果注解不提供任何前缀，则只使用bean的完全限定名。
上面例子中的bean名称是com.example.app-com.example.app.SomeProperties。

建议@ConfigurationProperties只处理环境变量，特别是不从上下文中注入其他bean。在特殊情况下，可以使用setter注入或框架提供的任何*Aware接口(如EnvironmentAware，如果你需要访问Environment)。如果仍然希望使用构造函数注入其他bean，则必须使用@Component注解配置属性bean，并使用基于javabean的属性绑定。

2.使用@ConfigurationProperties注解

这种配置风格与SpringApplication的外部YAML配置配合得特别好，如下面的例子所示:

my:
  service:
    remote-address: 192.168.1.1
    security:
      username: "admin"
      roles:
      - "USER"
      - "ADMIN"

要使用@ConfigurationProperties bean，可以像注入其他bean一样注入它们，如下面的例子所示(构造函数注入):

@Service
public class MyService {
   
     

    private final SomeProperties properties;

    public MyService(SomeProperties properties) {
   
     
        this.properties = properties;
    }

    public void openConnection() {
   
     
        Server server = new Server(this.properties.getRemoteAddress());
        server.start();
        // ...
    }

    // ...

}

使用@ConfigurationProperties还可以生成元数据文件，可以被ide用来为你自己的自定义配置属性key提供自动完成功能。配置元数据

3.@ConfigurationProperties校验

当@ConfigurationProperties类被Spring的@Validated注解修饰时，Spring Boot都会尝试验证它们。
你可以JSR-303 javax.validation注解直接在配置类上进行修饰。要做到这一点，请确保在你的类路径上有一个兼容的JSR-303实现，然后在你的字段中添加约束注解，如下所示:

@ConfigurationProperties("my.service")
@Validated
public class MyProperties {
   
     

    @NotNull
    private InetAddress remoteAddress;

    // getters/setters...

}

为了确保嵌套属性触发验证，即使没有找到属性，关联的字段必须用@Valid进行注释。下面的示例是在前面的MyProperties示例的基础上构建的:

@ConfigurationProperties("my.service")
@Validated
public class MyProperties {
   
     

    @NotNull
    private InetAddress remoteAddress;

    @Valid
    private final Security security = new Security();

    // getters/setters...

    public static class Security {
   
     

        @NotEmpty
        private String username;

        // getters/setters...

    }

}

还可以通过创建一个名为configurationPropertiesValidator的bean定义来添加一个自定义的Spring Validator。@Bean方法应该声明为静态的。配置属性验证器是在应用程序生命周期的早期创建的，将@Bean方法声明为静态方法可以在不实例化@Configuration类的情况下创建bean。这样做可以避免任何可能由早期实例化引起的问题。

四、三方配置

除了使用@ConfigurationProperties来注解类之外，还可以在公共的@Bean方法上使用它。当想要将属性绑定到无法控制的第三方组件时，这样做特别有用。
要从Environment属性配置一个bean，需要将@ConfigurationProperties添加到它的bean注册中，如下所示:

@Configuration(proxyBeanMethods = false)
public class ThirdPartyConfiguration {
   
     

    @Bean
    @ConfigurationProperties(prefix = "another")
    public AnotherComponent anotherComponent() {
   
     
        return new AnotherComponent();
    }

}

任何用another前缀定义的JavaBean属性都以类似于前面的SomeProperties示例的方式映射到AnotherComponent bean上。

五、宽松绑定

Spring Boot使用一些宽松的规则将Environment属性绑定到@ConfigurationProperties bean，因此，Environment属性名和bean属性名之间不需要精确匹配， 常见示例包括用短横线分隔的环境属性(例如，context-path绑定到contextPath)，和大写的Environment属性(例如，PORT绑定到port)。
例如，考虑以下@ConfigurationProperties类:

@ConfigurationProperties(prefix = "my.main-project.person")
public class MyPersonProperties {
   
     

    private String firstName;

    public String getFirstName() {
   
     
        return this.firstName;
    }

    public void setFirstName(String firstName) {
   
     
        this.firstName = firstName;
    }

}

在上面的代码中，可以使用以下属性名:

Property	描述
my.main-project.person.first-name	短横线推荐在.properties和.yml文件中使用
my.main-project.person.firstName	标准驼峰式语法
my.main-project.person.first_name	下划线表示法，它是.properties和.yml文件中使用的另一种格式
MY_MAINPROJECT_PERSON_FIRSTNAME	使用系统环境变量时，建议使用大写格式。

注解的前缀值必须是短横线格式(小写，用-分隔，如prefix = "my.main-project.person")。

属性源的宽松绑定规则

属性源	常规	列表
Properties Files	驼峰式、短横线或下划线符号	使用[]或逗号分隔值
YAML Files	驼峰式、短横线或下划线符号	标准的YAML列表语法或逗号分隔值
Environment Variables	用下划线作为分隔符的大写格式	由下划线包围的数值 从环境变量绑定
System properties	驼峰式、短横线或下划线符号	使用[]或逗号分隔值的标准列表语法

建议在可能的情况下，将属性存储为小写的短横线格式，例如my.person.first-name=Rod。

绑定Maps

当绑定到Map属性时，你可能需要使用特殊的括号符号，以便保留原始的键值。如果键没有使用[], 非字母数字, - 或 . 的任何字符都会被删除。
例如，考虑将以下属性绑定到Map<String,String>:

my.map.[/key1]=value1
my.map.[/key2]=value2
my.map./key3=value3

对于YAML文件，需要用引号包围方括号，以便正确地解析键。

my:
  map:
    "[/key1]": "value1"
    "[/key2]": "value2"
    "/key3": "value3"

上面的属性将绑定到一个Map，其中/key1、/key2和key3作为映射中的键。斜杠已从key3中删除，因为它没有被方括号包围。

当绑定到标量值时，键不需要被[]包围, 标量值包括枚举和java.lang中除了Object所有类型。将a.b=c绑定到Map<String, String>,返回一个Map，其中的entry是{"a.b"="c"}。对于任何其他类型，如果你的键包含一个.。例如将a.b=c绑定到Map<String，Object>将返回一个Map，其条目是{"a"={"b"="c"}}而[a.b]=c将返回一个entry为{"a.b"="c"}的Map。

从环境变量绑定

大多数操作系统对可用于环境变量的名称都有严格的规则。例如，Linux shell变量只能包含字母(a到z或a到z)，数字(0到9)或下划线字符(_)。按照惯例，Unix shell变量的名称也应该是大写的。

Spring Boot的宽松绑定规则尽可能与这些命名限制兼容。要将标准形式的属性名称转换为环境变量名称，你可以遵循以下规则:

• 用下划线(_)替换点(.)
• 删除任何破折号(-)
• 转换为大写

例如，配置属性spring.main.log-startup-info将是一个名为SPRING_MAIN_LOGSTARTUPINFO的环境变量。

环境变量也可以在绑定到对象列表时使用。要绑定到List，元素索引应该在变量名中用下划线包围。例如，配置属性my.service[0].other将使用名为MY_SERVICE_0_OTHER的环境变量。

六、合并复杂类型

当列表内容配置在多个地方时，覆盖的工作方式是替换整个列表。
例如,MyPojo对象有属性name,description默认值为null,下面的例子展示了MyProperties中的MyPojo对象列表:

@ConfigurationProperties("my")
public class MyProperties {
   
     

    private final List<MyPojo> list = new ArrayList<>();

    public List<MyPojo> getList() {
   
     
        return this.list;
    }

}

考虑以下配置:

my:
  list:
  - name: "my name"
    description: "my description"
---
spring:
  config:
    activate:
      on-profile: "dev"
my:
  list:
  - name: "my another name"

如果dev配置未激活，MyProperties.list中包含一个MyPojo条目(name="my name"), 但是，如果启用了dev配置文件，列表仍然只包含一个条目(name="my another name"，description=null)。此配置不会向列表中添加第二个MyPojo实例，也不会合并项目。

当一个List在多个配置文件中指定时，具有最高优先级的那个(并且只有那个)将被使用。考虑以下例子:

my:
  list:
  - name: "my name"
    description: "my description"
  - name: "another name"
    description: "another description"
---
spring:
  config:
    activate:
      on-profile: "dev"
my:
  list:
  - name: "my another name"

在上面的例子中，如果dev配置文件是激活的，MyProperties.list包含一个MyPojo条目(name="my another name"，description=null)。对于YAML，逗号分隔的列表和YAML列表都可以用于完全覆盖列表的内容。

对于Map属性，可以绑定从多个源的属性值。但是，对于多个源中的相同属性，将使用具有最高优先级的那个。
下面的例子从MyProperties中暴露了一个Map<String, MyPojo>:

@ConfigurationProperties("my")
public class MyProperties {
   
     

    private final Map<String, MyPojo> map = new LinkedHashMap<>();

    public Map<String, MyPojo> getMap() {
   
     
        return this.map;
    }

}

考虑如下配置：

my:
  map:
    key1:
      name: "my name 1"
      description: "my description 1"
---
spring:
  config:
    activate:
      on-profile: "dev"
my:
  map:
    key1:
      name: "dev name 1"
    key2:
      name: "dev name 2"
      description: "dev description 2"

如果dev配置未激活,MyProperties.map包含一个元素(name="my name 1",description: "my description 1")。

如果dev配置激活,MyProperties.map包含两个个元素(name="my name 1",description: null 和 name: "dev name 2",description: "dev description 2")

上述合并规则适用于所有属性源的属性，而不仅仅是文件。

七、属性转换

当Spring Boot绑定到@ConfigurationProperties bean时，它试图将外部应用程序属性强制为正确的类型。如果需要自定义类型转换，可以提供一个ConversionService bean(使用一个名为ConversionService的bean)或自定义属性编辑器(通过CustomEditorConfigurer bean)或自定义转换器(使用被注解为@ConfigurationPropertiesBinding的bean定义)。

由于ConversionService bean在应用程序生命周期的早期被请求，请确保限制ConversionService使用的依赖项。
通常，你需要的任何依赖项都可能在创建时没有完全初始化。如果配置键强制转换不需要自定义Convertionservice，并且只依赖于用@ConfigurationPropertiesBinding限定的自定义转换器，则可能需要重命名自定义Convertionservice。

转换Duration

Spring Boot专门支持表示持续时间。如果你公开java.time.Duration属性，在应用程序属性中可以使用以下格式:

• 一个常规的long(使用毫秒作为默认单位，除非指定了@DurationUnit)
• java.time.Duration使用的标准ISO-8601格式
• 一种更可读的格式，其中值和单位是耦合的(10s 就是10秒)
  考虑下面列子:

@ConfigurationProperties("my")
public class MyProperties {
   
     

    @DurationUnit(ChronoUnit.SECONDS)
    private Duration sessionTimeout = Duration.ofSeconds(30);

    private Duration readTimeout = Duration.ofMillis(1000);

    // getters / setters...

}

session超时30秒,可以使用30,PT30S和30s他们都是等价的。读超时时间500ms可以如下方式指定:500, PT0.5S 和 500ms。
你可以使用如下的任意单位:

• ns 纳秒
• us 微妙
• ms 毫秒
• s 秒
• m 分
• h 小时
• d 天

默认单位是毫秒，可以使用@DurationUnit覆盖，如上面示例所示。
如果你更喜欢使用构造函数绑定，可以公开相同的属性，如下面的示例所示

@ConfigurationProperties("my")
public class MyProperties {
   
     

    // fields...

    public MyProperties(@DurationUnit(ChronoUnit.SECONDS) @DefaultValue("30s") Duration sessionTimeout,
            @DefaultValue("1000ms") Duration readTimeout) {
   
     
        this.sessionTimeout = sessionTimeout;
        this.readTimeout = readTimeout;
    }

    // getters...

}

转换Period

除了持续时间外，Spring Boot还可以使用java.time.Period类型。在应用程序属性中可以使用以下格式:

• 常规的int表示(使用天作为默认单位，除非指定了@PeriodUnit)
• java.time.Period使用的标准ISO-8601格式
• 更简单的格式，其中值和单位对是耦合的(1y3d表示1年3天)

简单的的格式支持如下单位：

• y 年
• m 月
• w 周
• d 天

java.time.Period类型不会存储week的天数,它只是"7天"简短表示方式。

转换数据大小

Spring框架有一个DataSize值类型，它以字节表示大小。如果公开DataSize属性，可以在应用程序属性中使用以下格式:

• 一个常规long(使用字节作为默认单位，除非已经指定了@DataSizeUnit)
• 更可读的格式，其中值和单位是耦合的(10MB表示10兆)
  考虑如下例子：

@ConfigurationProperties("my")
public class MyProperties {
   
     

    @DataSizeUnit(DataUnit.MEGABYTES)
    private DataSize bufferSize = DataSize.ofMegabytes(2);

    private DataSize sizeThreshold = DataSize.ofBytes(512);

    // getters/setters...

}

要指定缓冲区大小为10兆字节，10和10MB是等价的。256字节的大小阈值可以指定为256或256B。
可读格式支持的单位如下：

• B
• KB
• MB
• GB
• TB
  默认的单位是字节，可以使用@DataSizeUnit重写，如上面示例所示(@DataSizeUnit(DataUnit.MEGABYTES))。

如果你更喜欢使用构造函数绑定，可以公开相同的属性，如下例所示:

@ConfigurationProperties("my")
public class MyProperties {
   
     

    // fields...

    public MyProperties(@DataSizeUnit(DataUnit.MEGABYTES) @DefaultValue("2MB") DataSize bufferSize,
            @DefaultValue("512B") DataSize sizeThreshold) {
   
     
        this.bufferSize = bufferSize;
        this.sizeThreshold = sizeThreshold;
    }

    // getters...

}

八、@ConfigurationProperties vs @Value

@Value注释是核心容器特性，它不提供与类型安全配置属性相同的特性。下表总结了@ConfigurationProperties和@Value支持的特性:

特性	@ConfigurationProperties	@Value
宽松绑定	支持	限制
元数据支持	支持	不支持
SpEL表达式	不支持	支持

@Value 宽松绑定限制
如果你确实想要使用@Value，建议你使用它们的规范形式来引用属性名(短横线命名-和小写字母)。这将允许Spring Boot使用与放松绑定@ConfigurationProperties时相同的逻辑。
例如@Value("{demo.item-price}")能从application.properties取到demo.item-price 和 demo.itemPrice属性值，并且能从环境变量获取DEMO_ITEMPRICE。
如果你使用@Value("{demo.itemprice}")代替，demo.item-price和DEMO_ITEMPRICE将不被考虑。

如果你为自己的组件定义了一组配置属性，建议将它们分组到带有@ConfigurationProperties注解的POJO中。这样做将为你提供结构化的、类型安全的对象，你可以将其注入到自己的bean中。
在解析这些文件和填充环境时，不会处理来自应用程序属性文件的SpEL表达式。但是，也可以在@Value中编写SpEL表达式。如果应用程序属性文件中的属性值是一个SpEL表达式。

总结

本文主要是介绍了@ConfigurationProperties 相关的类型安全配置,以及绑定属性的方法,以及Spring Boot绑定属性的一些宽松绑定规则,还有与@Value注解的对比,总之推荐使用@ConfigurationProperties 配置绑定到JavaBean的方式,这样提供了结构化和类型安全的对象,可以注入到任何想要使用的bean中。