Spring中的XML schema扩展机制

前言

很久没有写关于 Spring 的文章了,最近在系统梳理 Dubbo 代码的过程中发现了 XML schema 这个被遗漏的知识点。由于工作中使用 SpringBoot 比较多的原因,几乎很少接触 XML,此文可以算做是亡羊补牢,另一方面,也为后续的 Dubbo 源码解析做个铺垫。

XML schema 扩展机制是啥?这并不是一块很大的知识点,翻阅一下 Spring 的文档,我甚至没找到一个贯穿上下文的词来描述这个功能,XML Schema Authoring 是文档中对应的标题,简单来说:

Spring 为基于 XML 构建的应用提供了一种扩展机制,用于定义和配置 Bean。 它允许使用者编写自定义的 XML bean 解析器,并将解析器本身以及最终定义的 Bean 集成到 Spring IOC 容器中。

dubbo.xml

Dubbo 依赖了 Spring,并提供了一套自定义的 XML 标签,<dubbo:application> ,<dubbo:registry> ,<dubbo:protocol>,<dubbo:service>。作为使用者,大多数人只需要关心这些参数如何配置,但不知道有没有人好奇过,它们是如何加载进入 Spring 的 IOC 容器中被其他组件使用的呢?这便牵扯出了今天的主题:Spring 对 XML schema 的扩展支持。

自定义 XML 扩展

为了搞懂 Spring 的 XML 扩展机制,最直接的方式便是实现一个自定义的扩展。实现的步骤也非常简单,分为四步:

  1. 编写一个 XML schema 文件描述的你节点元素。
  2. 编写一个 NamespaceHandler 的实现类
  3. 编写一个或者多个 BeanDefinitionParser 的实现 (关键步骤).
  4. 注册上述的 schema 和 handler。

我们的目的便是想要实现一个 kirito XML schema,我们的项目中可以自定义 kirito.xml,在其中会以 kirito 为标签来定义不同的类,并在最终的测试代码中验证这些声明在 kirito.xml 的类是否被 Spring 成功加载。大概像这样,是不是和 dubbo.xml 的格式很像呢?

kirito.xml

动手实现

有了明确的目标,我们逐步开展自己的工作。

1 编写kirito.xsd

resources/META-INF/kirito.xsd

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<xsd:schema xmlns="http://www.cnkirito.moe/schema/kirito"
xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
xmlns:beans="http://www.springframework.org/schema/beans"
targetNamespace="http://www.cnkirito.moe/schema/kirito">

<xsd:import namespace="http://www.springframework.org/schema/beans"/>

<xsd:element name="application">
<xsd:complexType>
<xsd:complexContent>
<xsd:extension base="beans:identifiedType">
<xsd:attribute name="name" type="xsd:string" use="required"/>
</xsd:extension>
</xsd:complexContent>
</xsd:complexType>
</xsd:element>

<xsd:element name="service">
<xsd:complexType>
<xsd:complexContent>
<xsd:extension base="beans:identifiedType">
<xsd:attribute name="name" type="xsd:string" use="required"/>
</xsd:extension>
</xsd:complexContent>
</xsd:complexType>
</xsd:element>


</xsd:schema>

① 注意这里的 targetNamespace="http://www.cnkirito.moe/schema/kirito" 这便是之后 kirito 标签的关键点。

② kirito.xsd 定义了两个元素: application 和 service,出于简单考虑,都只有一个 name 字段。

schema 的意义在于它可以和 eclipse/IDEA 这样智能化的集成开发环境形成很好的搭配,在编辑 XML 的过程中,用户可以获得告警和提示。 如果配置得当,可以使用自动完成功能让用户在事先定义好的枚举类型中进行选择。

2 编写KiritoNamespaceHandler

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public class KiritoNamespaceHandler extends NamespaceHandlerSupport {

@Override
public void init() {
super.registerBeanDefinitionParser("application", new KiritoBeanDefinitionParser(ApplicationConfig.class));
super.registerBeanDefinitionParser("service", new KiritoBeanDefinitionParser(ServiceBean.class));
}

}

完成 schema 之后,还需要一个 NamespaceHandler 来帮助 Spring 解析 XML 中不同命名空间的各类元素。

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<kirito:application name="kirito"/>
<dubbo:application name="dubbo"/>
<motan:application name="motan"/>

不同的命名空间需要不同的 NamespaceHandler 来处理,在今天的示例中,我们使用 KiritoNamespaceHandler 来解析 kirito 命名空间。KiritoNamespaceHandler 继承自 NamespaceHandlerSupport 类,并在其 init() 方法中注册了两个 BeanDefinitionParser ,用于解析 kirito 命名空间/kirito.xsd 约束中定义的两个元素:application,service。BeanDefinitionParser 是下一步的主角,我们暂且跳过,将重心放在父类 NamespaceHandlerSupport 之上。

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public interface NamespaceHandler {
void init();
BeanDefinition parse(Element element, ParserContext parserContext);
BeanDefinitionHolder decorate(Node source, BeanDefinitionHolder definition, ParserContext parserContext);
}

NamespaceHandlerSupport 是 NamespaceHandler 命名空间处理器的抽象实现,我粗略看了NamespaceHandler 的几个实现类,parse 和 decorate 方法可以完成元素节点的组装并通过 ParserContext 注册到 Ioc 容器中,但实际我们并没有调用这两个方法,而是通过 init() 方法注册 BeanDefinitionParser 来完成解析节点以及注册 Bean 的工作,所以对于 NamespaceHandler,我们主要关心 init 中注册的两个 BeanDefinitionParser 即可。

3 编写KiritoBeanDefinitionParser

在文章开始我们便标记到 BeanDefinitionParser 是最为关键的一环,每一个 BeanDefinitionParser 实现类都负责一个映射,将一个 XML 节点解析成 IOC 容器中的一个实体类。

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public class KiritoBeanDefinitionParser implements BeanDefinitionParser {

private final Class<?> beanClass;

public KiritoBeanDefinitionParser(Class<?> beanClass) {
this.beanClass = beanClass;
}

private static BeanDefinition parse(Element element, ParserContext parserContext, Class<?> beanClass) {
RootBeanDefinition beanDefinition = new RootBeanDefinition();
beanDefinition.setBeanClass(beanClass);
beanDefinition.setLazyInit(false);
String name = element.getAttribute("name");
beanDefinition.getPropertyValues().addPropertyValue("name", name);
parserContext.getRegistry().registerBeanDefinition(name, beanDefinition);
return beanDefinition;
}

@Override
public BeanDefinition parse(Element element, ParserContext parserContext) {
return parse(element, parserContext, beanClass);
}

}

由于我们的实体类是非常简单的,所以不存在很复杂的解析代码,而实际项目中,往往需要大量的解析步骤。parse 方法会解析一个个 XML 中的元素,使用 RootBeanDefinition 组装成对象,并最终通过 parserContext 注册到 IOC 容器中。

至此,我们便完成了 XML 文件中定义的对象到 IOC 容器的映射。

4 注册schema和handler

最后一步还需要通知 Spring,告知其自定义 schema 的所在之处以及对应的处理器。

resources/META-INF/spring.handlers

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http\://www.cnkirito.moe/schema/kirito=moe.cnkirito.sample.xsd.KiritoNamespaceHandler

resources/META-INF/spring.schemas

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http\://www.cnkirito.moe/schema/kirito/kirito.xsd=META-INF/kirito.xsd

没有太多可以说的,需要遵守 Spring 的约定。

至此一个自定义的 XML schema 便扩展完成了,随后来验证一下。

验证扩展

我们首先定义好 kirito.xml

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xmlns:kirito="http://www.cnkirito.moe/schema/kirito"
xsi:schemaLocation=" http://www.springframework.org/schema/beans
http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
http://www.cnkirito.moe/schema/kirito
http://www.cnkirito.moe/schema/kirito/kirito.xsd">

<kirito:application name="kirito-demo-application"/>

<kirito:service name="kirito-demo-service"/>

</beans>

使用 Spring 去加载它,并验证 IOC 容器中是否存在注册成功的 Bean。

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@SpringBootApplication
@ImportResource(locations = {"classpath:kirito.xml"})
public class XmlSchemaAuthoringSampleApplication {

public static void main(String[] args) {
ConfigurableApplicationContext applicationContext = SpringApplication.run(XmlSchemaAuthoringSampleApplication.class, args);
ServiceBean serviceBean = applicationContext.getBean(ServiceBean.class);
System.out.println(serviceBean.getName());
ApplicationConfig applicationConfig = applicationContext.getBean(ApplicationConfig.class);
System.out.println(applicationConfig.getName());
}
}

观察控制台的输出:

kirito-demo-service
kirito-demo-application

一个基础的基于 XML schema 的扩展便完成了。

Dubbo中的XML schema扩展

最后我们以 Dubbo 为例,看看一个成熟的 XML schema 扩展是如何被应用的。

Dubbo中的应用

刚好对应了四个标准的扩展步骤,是不是对 XML 配置下的 Dubbo 应用有了更好的理解了呢?

顺带一提,仅仅完成 Bean 的注册还是不够的,在“注册”的同时,Dubbo 还进行了一系列其他操作如:暴露端口,开启服务器,完成注册中心的注册,生成代理对象等等行为,由于不在本文的范围内,后续的 Dubbo 专题会专门介绍这些细节,本文便是了解 Dubbo 加载流程的前置文章了。

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