JavaBean内省与BeanInfo

Java的BeanInfo在工作中并不怎么用到，我也是在学习spring源码的时候，发现SpringBoot启动时候会设置一个属叫"spring.beaninfo.ignore"，网上只能搜索到这个配置的意思是是否跳过java BeanInfo的搜索，没找到其他信息，但是BeanInfo又是什么呢？

JavaBean介绍

维基百科JavaBean的定义：JavaBeans是Java中一种特殊的类，可以将多个对象封装到一个对象（bean）中。特点是可序列化，提供无参构造器，提供getter方法和setter方法访问对象的属性。名称中的“Bean”是用于Java的可重用软件组件的惯用叫法。要成为JavaBean类，则必需遵循关于命名、构造器、方法的特定规范。有了这些规范，才能有可以使用、复用、替代和连接JavaBeans的工具。规范如下：

• 有一个public的无参数构造器。
• 属性可以通过get、set、is（可以替代get，用在布尔型属性上）方法或遵循特定命名规范的其他方法访问。
• 可序列化。

以下为一个合法的JavaBean的定义：

public class PersonBean implements java.io.Serializable {

    /**
     * name 属性(注意大小寫)
     */
    private String name = null;

    private boolean deceased = false;

    /** 无参构造器(没有参数) */
    public PersonBean() {
    }

    /**
     * name 属性的Getter方法
     */
    public String getName() {
        return name;
    }

    /**
     * name 属性的Setter方法
     * @param value
     */
    public void setName(final String value) {
        name = value;
    }

    /**
     * deceased 属性的Getter方法
     * 布尔型属性的Getter方法的不同形式(这里使用了is而非get)
     */
    public boolean isDeceased() {
        return deceased;
    }

    /**
     * deceased 属性的Setter方法
     * @param value
     */
    public void setDeceased(final boolean value) {
        deceased = value;
    }
}

JavaBean的自省

用一个简单的SpringMVC用户登录的场景来描述一下JavaBean的自省，用户登录时候，前端表单传递的参数通常是一个如下Json字符串：

{
	"username":"xxx",
	"password":"xxxx"
}

后端接受表单的地方，通常可以使用一个JavaBean用RequestBody的形式接收参数：

public void login(@RequestBody LoginRequest request){
     // Do login
}

其中，LoginRequest类似于如下的格式：

public class LoginRequest {
    public String getUsername() {
        return username;
    }

    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }

    public String getPassword() {
        return password;
    }

    public void setPassword(String password) {
        this.password = password;
    }

    private String username;
    private String password;
}

那么前端的Json如何映射到后端LoginRequest中的对应属性之上呢？可以看到LoginRequest中的字段都是private类型，无法直接设置字段值（反射虽然可以设置，但是并不合适），只能通过Setter方法进行设置，但是程序怎么知道JavaBean有哪些Setter方法呢？此处就用到了JavaBean的内省机制。

JavaBean内省工具Introspector

Java bean的工具包中提供了java内省工具Introspector，该工具可以通过以下方法获取Java bean 的内省结果BeanInfo（后文详细介绍），获取BeanInfo的流程如下图所示

// 在Object类时候停止检索，可以选择在任意一个父类停止
BeanInfo beanInfo = Introspector.getBeanInfo(JavaBeanDemo.class,Object.class);

JavaBean内省结果BeanInfo

通过java的内省工具Introspector的getBeanInfo方法，我们可以获取一个JavaBean的内省BeanInfo，获取到的BeanInfo包含以下属性：

• Bean的类相关信息
• Bean的事件信息
• Bean的属性信息
• Bean的方法信息
• 额外属性信息
• Component的图标

内省结果BeanInfo的类型

BeanInfo只是一个内省结果的接口，Java中对该接口的实现有以下三种：

1. ApplicationBeanInfo：Apple desktop相关的JavaBean内省结果
2. ComponentBeanInfo：Java Awt组件的内省结果，如按钮等
3. GenericBeanInfo：通用的内省结果，JEE开发中的内省结果都为该类型

此外，Spring自定义了一个内省结果类型，叫ExtendedBeanInfo，主要用于识别返回值不为空的Setter方法。

Spring的BeanUtils.copyProperties

BeanUtils.copyProperties用户在两个对象之间进行属性的复制，底层基于JavaBean的内省机制，通过内省得到拷贝源对象和目的对象属性的读方法和写方法，然后调用对应的方法进行属性的复制。以下为BeanUtils.copyProperties的流程

BeanUtils对JavaBean内省的一些机制进行优化，到这里，大家有没有发现Java内省的一些缺点呢？

BeanUtils并发问题优化

Java内省的结果会缓存在ThreadGroupContext中，并且通过synchonrized关键字对缓存加锁(下图中的红框部分)，导致同一个线程组中的线程无法并行内省。

Spring的BeanUtils在Java内省之上又添加了一层缓存，这层缓存使用ConcurrentHashMap实现，从而提高了内省的效率。

BeanUtils Setter属性识别优化

在Java默认的内省过程中，setter方法的返回值必须是null，如果不是null的话，无法识别为有效的JavaBean属性（下图中的红色部分）,Spring 自定义了一个BeanInfo ExtendedBeanInfo解决了这个问题。

spring.beaninfo.ignore

回到最初提到的spring.beaninfo.ignore，这个配置用来忽略所有自定义的BeanInfo类的搜索.

BeanUtils 性能测试

复制方法	1万次复制耗时	1百万次复制耗时	1亿次复制耗时
ModelMapper复制	262mills	3875mills	283177mills
BeanUtils复制	3mills	369mills	20347mills
直接复制	约等于0mills	5mills	438mills

可以看出：BeanUtils花费的时间约为直接复制的50倍以上。

public class BeanUtilsPerformanceTest {

    public static void main(String[] args){
        // 预热虚拟机
        loopBeanUtils(100000);
        loopCopyByHand(100000);

        // 复制1万次的情况
        System.out.println("\nloop 10000 times:");
        loopBeanUtils(10000);
        loopCopyByHand(10000);

        // 复制1百万次的情况
        System.out.println("\nloop 1000000 times:");
        loopBeanUtils(1000000);
        loopCopyByHand(1000000);

        // 复制1亿次的情况
        System.out.println("\nloop 100000000 times:");
        loopBeanUtils(100000000);
        loopCopyByHand(100000000);
    }

    private static void loopBeanUtils(int loopTimes){
        TestBeanDemo source = new TestBeanDemo();
        TestBeanDemo target = new TestBeanDemo();
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i=0;i<loopTimes;i++){
            BeanUtils.copyProperties(source,target);
        }
        System.out.println("BeanUtils cost times:"+String.valueOf(System.currentTimeMillis()-start));
    }

    private static void loopCopyByHand(int loopTimes){
        TestBeanDemo source = new TestBeanDemo();
        TestBeanDemo target = new TestBeanDemo();
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i=0;i<loopTimes;i++){
            target.setField1(source.getField1());
            target.setField2(source.getField2());
            target.setField3(source.getField3());
            target.setField4(source.getField4());
            target.setField5(source.getField5());
        }
        System.out.println("Copy field one by one times:"+String.valueOf(System.currentTimeMillis()-start));
    }

    @Data
    private static class TestBeanDemo{
        private String field1 = UUID.randomUUID().toString();
        private String field2 = UUID.randomUUID().toString();
        private String field3 = UUID.randomUUID().toString();
        private String field4 = UUID.randomUUID().toString();
        private String field5 = UUID.randomUUID().toString();

    }
}

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