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9. 细节见真章，Formatter注册中心的设计很讨巧

作者：YourBatman 时间：2021-01-15 20:03

?前言
- 本文提纲
- 版本约定
?正文
- FormatterRegistry：格式化器注册中心
- FormattingConversionService
  - PrinterConverter：Printer接口适配器
    - 示例一：使用Printer，无中间转换
    - 示例二：使用Printer，有中间转换
  - ParserConverter：Parser接口适配器
    - 示例一：使用Parser，无中间转换
    - 示例二：使用Parser，有中间转换
  - 二者均持有ConversionService带来哪些增强？
?总结
- ?本文思考题?
- ?推荐阅读?
- ?声明?

?前言

你好，我是A哥(YourBatman)。

Spring设计了org.springframework.format.Formatter格式化器接口抽象，对格式化器进行了大一统，让你只需要关心统一的API，而无需关注具体实现，相关议题上篇文章有详细介绍。

Spring内建有不少格式化器实现，同时对它们的管理、调度使用也有专门的组件负责，可谓泾渭分明，职责清晰。本文将围绕Formatter注册中心FormatterRegistry展开，为你介绍Spring是如何优雅，巧妙的实现注册管理的。

学习编码是个模仿的过程，绝大多数时候你并不需要创造东西。当然这里指的模仿并非普通的CV模式，而是取精华为己所用，本文所述巧妙设计便是精华所在，任君提取。

这几天进入小寒天气，北京迎来最低-20℃，最高-11℃的冰点温度，外出注意保暖

本文提纲

版本约定

Spring Framework：5.3.x
Spring Boot：2.4.x

?正文

对Spring的源码阅读、分析这么多了，会发现对于组件管理大体思想都一样，离不开这几个组件：注册中心（注册员） + 分发器。

一龙生九子，九子各不同。虽然大体思路保持一致，但每个实现在其场景下都有自己的发挥空间，值得我们向而往之。

FormatterRegistry：格式化器注册中心

field属性格式化器的注册表（注册中心）。请注意：这里强调了field的存在，先混个眼熟，后面你将能有较深体会。

public interface FormatterRegistry extends ConverterRegistry {

	void addPrinter(Printer<?> printer);
	void addParser(Parser<?> parser);
	void addFormatter(Formatter<?> formatter);
	void addFormatterForFieldType(Class<?> fieldType, Formatter<?> formatter);
	void addFormatterForFieldType(Class<?> fieldType, Printer<?> printer, Parser<?> parser);

	void addFormatterForFieldAnnotation(AnnotationFormatterFactory<? extends Annotation> annotationFormatterFactory);
}

此接口继承自类型转换器注册中心ConverterRegistry，所以格式化注册中心是转换器注册中心的加强版，是其超集，功能更多更强大。

关于类型转换器注册中心ConverterRegistry的详细介绍，可翻阅本系列的这篇文章，看完后门清

虽然FormatterRegistry提供的添加方法挺多，但其实基本都是在描述同一个事：为指定类型fieldType添加格式化器（printer或parser），绘制成图如下所示：

说明：最后一个接口方法除外，addFormatterForFieldAnnotation()和格式化注解相关，因为它非常重要，因此放在下文专门撰文讲解

FormatterRegistry接口的继承树如下：

有了学过ConverterRegistry的经验，这种设计套路很容易被看穿。这两个实现类按层级进行分工：

FormattingConversionService：实现所有接口方法
DefaultFormattingConversionService：继承自上面的FormattingConversionService，在其基础上注册默认的格式化器

事实上，功能分类确实如此。本文重点介绍FormattingConversionService，这个类的设计实现上有很多讨巧之处，只要你来，要你好看。

FormattingConversionService

它是FormatterRegistry接口的实现类，实现其所有接口方法。

FormatterRegistry是ConverterRegistry的子接口，而ConverterRegistry接口的所有方法均已由GenericConversionService全部实现了，所以可以通过继承它来间接完成 ConverterRegistry接口方法的实现，因此本类的继承结构是这样子的（请细品这个结构）：

FormattingConversionService通过继承GenericConversionService搞定“左半边”（父接口ConverterRegistry）；只剩“右半边”待处理，也就是FormatterRegistry新增的接口方法。

FormattingConversionService：

	@Override
	public void addPrinter(Printer<?> printer) {
		Class<?> fieldType = getFieldType(printer, Printer.class);
		addConverter(new PrinterConverter(fieldType, printer, this));
	}
	@Override
	public void addParser(Parser<?> parser) {
		Class<?> fieldType = getFieldType(parser, Parser.class);
		addConverter(new ParserConverter(fieldType, parser, this));
	}
	@Override
	public void addFormatter(Formatter<?> formatter) {
		addFormatterForFieldType(getFieldType(formatter), formatter);
	}
	@Override
	public void addFormatterForFieldType(Class<?> fieldType, Formatter<?> formatter) {
		addConverter(new PrinterConverter(fieldType, formatter, this));
		addConverter(new ParserConverter(fieldType, formatter, this));
	}
	@Override
	public void addFormatterForFieldType(Class<?> fieldType, Printer<?> printer, Parser<?> parser) {
		addConverter(new PrinterConverter(fieldType, printer, this));
		addConverter(new ParserConverter(fieldType, parser, this));
	}

从接口的实现可以看到这个“惊天大秘密”：所有的格式化器（含Printer、Parser、Formatter）都是被当作Converter注册的，也就是说真正的注册中心只有一个，那就是ConverterRegistry。

格式化器的注册管理远没有转换器那么复杂，因为它是基于上层适配的思想，最终适配为Converter来完成注册的。所以最终注册进去的实际是个经由格式化器适配来的转换器，完美复用了那套复杂的转换器管理逻辑。

这种设计思路，完全可以“CV”到我们自己的编程思维里吧

甭管是Printer还是Parser，都会被适配为GenericConverter从而被添加到ConverterRegistry里面去，被当作转换器管理起来。现在你应该知道为何FormatterRegistry接口仅需提供添加方法而无需提供删除方法了吧。

当然喽，关于Printer/Parser的适配实现亦是本文本文关注的焦点，里面大有文章可为，let's go！

PrinterConverter：Printer接口适配器

把Printer<?>适配为转换器，转换目标为fieldType -> String。

private static class PrinterConverter implements GenericConverter {
	
	private final Class<?> fieldType;
	// 从Printer<?>泛型里解析出来的类型，有可能和fieldType一样，有可能不一样
	private final TypeDescriptor printerObjectType;
	// 实际执行“转换”动作的组件
	private final Printer printer;
	private final ConversionService conversionService;

	public PrinterConverter(Class<?> fieldType, Printer<?> printer, ConversionService conversionService) {
		...
		// 从类上解析出泛型类型，但不一定是实际类型
		this.printerObjectType = TypeDescriptor.valueOf(resolvePrinterObjectType(printer));
		...
	}

	// fieldType -> String
	@Override
	public Set<ConvertiblePair> getConvertibleTypes() {
		return Collections.singleton(new ConvertiblePair(this.fieldType, String.class));
	}

}

既然是转换器，重点当然是它的convert转换方法：

PrinterConverter：

	@Override
	@SuppressWarnings("unchecked")
	public Object convert(@Nullable Object source, TypeDescriptor sourceType, TypeDescriptor targetType) {
		// 若sourceType不是printerObjectType的子类型
		// 就尝试用conversionService转一下类型试试
		// （也就是说：若是子类型是可直接处理的，无需转换一趟）
		if (!sourceType.isAssignableTo(this.printerObjectType)) {
			source = this.conversionService.convert(source, sourceType, this.printerObjectType);
		}
		if (source == null) {
			return "";
		}

		// 执行实际转换逻辑
		return this.printer.print(source, LocaleContextHolder.getLocale());
	}

转换步骤分为两步：

若源类型（实际类型）不是该Printer类型的泛型类型的子类型的话，那就尝试使用conversionService转一趟
1. 例如：Printer处理的是Number类型，但是你传入的是Person类型，这个时候conversionService就会发挥作用了
交由目标格式化器Printer执行实际的转换逻辑

可以说Printer它可以直接转，也可以是构建在conversionService 之上的一个转换器：只要源类型是我能处理的，或者经过conversionService后能成为我能处理的类型，都能进行转换。有一次完美的能力复用。

说到这我估计有些小伙伴还不能理解啥意思，能解决什么问题，那么下面我分别给你用代码举例，加深你的了解。

准备一个Java Bean：

@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class Person {

    private Integer id;
    private String name;
}

准备一个Printer：将Integer类型加10后，再转为String类型

private static class IntegerPrinter implements Printer<Integer> {

    @Override
    public String print(Integer object, Locale locale) {
        object += 10;
        return object.toString();
    }
}

示例一：使用Printer，无中间转换

测试用例：

@Test
public void test2() {
    FormattingConversionService formattingConversionService = new FormattingConversionService();
    FormatterRegistry formatterRegistry = formattingConversionService;
    // 说明：这里不使用DefaultConversionService是为了避免默认注册的那些转换器对结果的“干扰”，不方便看效果
    // ConversionService conversionService = new DefaultConversionService();
    ConversionService conversionService = formattingConversionService;

    // 注册格式化器
    formatterRegistry.addPrinter(new IntegerPrinter());

    // 最终均使用ConversionService统一提供服务转换
    System.out.println(conversionService.canConvert(Integer.class, String.class));
    System.out.println(conversionService.canConvert(Person.class, String.class));

    System.out.println(conversionService.convert(1, String.class));
    // 报错：No converter found capable of converting from type [cn.yourbatman.bean.Person] to type [java.lang.String]
    // System.out.println(conversionService.convert(new Person(1, "YourBatman"), String.class));
}

运行程序，输出：

true
false
11

完美。

但是，它不能完成Person -> String类型的转换。一般来说，我们有两种途径来达到此目的：

直接方式：写一个Person转String的转换器，专用
1. 缺点明显：多写一套代码
组合方式（推荐）：如果目前已经有Person -> Integer的了，那我们就组合起来用就非常方便啦，下面这个例子将告诉你使用这种方式完成“需求”
1. 缺点不明显：转换器一般要求与业务数据无关，因此通用性强，应最大可能的复用

下面示例二将帮你解决通过复用已有能力方式达到Person -> String的目的。

示例二：使用Printer，有中间转换

基于示例一，若要实现Person -> String的话，只需再给写一个Person -> Integer的转换器放进ConversionService里即可。

说明：一般来说ConversionService已经具备很多“能力”了的，拿来就用即可。本例为了帮你说明底层原理，所以用的是一个“干净的”ConversionService实例

@Test
public void test2() {
    FormattingConversionService formattingConversionService = new FormattingConversionService();
    FormatterRegistry formatterRegistry = formattingConversionService;
    // 说明：这里不使用DefaultConversionService是为了避免默认注册的那些转换器对结果的“干扰”，不方便看效果
    // ConversionService conversionService = new DefaultConversionService();
    ConversionService conversionService = formattingConversionService;

    // 注册格式化器
    formatterRegistry.addFormatterForFieldType(Person.class, new IntegerPrinter(), null);
    // 强调：此处绝不能使用lambda表达式代替，否则泛型类型丢失，结果将出错
    formatterRegistry.addConverter(new Converter<Person, Integer>() {
        @Override
        public Integer convert(Person source) {
            return source.getId();
        }
    });

    // 最终均使用ConversionService统一提供服务转换
    System.out.println(conversionService.canConvert(Person.class, String.class));
    System.out.println(conversionService.convert(new Person(1, "YourBatman"), String.class));
}

运行程序，输出：

true
11

完美。

针对本例，有如下关注点：

使用addFormatterForFieldType()方法注册了IntegerPrinter，并且明确指定了处理的类型：只处理Person类型
1. 说明：IntegerPrinter是可以注册多次分别用于处理不同类型。比如你依旧可以保留formatterRegistry.addPrinter(new IntegerPrinter());来处理Integer -> String是木问题的
因为IntegerPrinter 实际上 只能转换 Integer -> String，因此还必须注册一个转换器，用于Person -> Integer桥接一下，这样就串起来了Person -> Integer -> String。只是外部看起来这些都是IntegerPrinter做的一样，特别工整
强调：addConverter()注册转换器时请务必不要使用lambda表达式代替输入，否则会失去泛型类型，导致出错
1. 若想用lambda表达式，请使用addConverter(Class,Class,Converter)这个重载方法完成注册

ParserConverter：Parser接口适配器

把Parser<?>适配为转换器，转换目标为String -> fieldType。

private static class ParserConverter implements GenericConverter {

	private final Class<?> fieldType;
	private final Parser<?> parser;
	private final ConversionService conversionService;

	... // 省略构造器

	// String -> fieldType
	@Override
	public Set<ConvertiblePair> getConvertibleTypes() {
		return Collections.singleton(new ConvertiblePair(String.class, this.fieldType));
	}
	
}

既然是转换器，重点当然是它的convert转换方法：

ParserConverter：

	@Override
	@Nullable
	public Object convert(@Nullable Object source, TypeDescriptor sourceType, TypeDescriptor targetType) {
		// 空串当null处理
		String text = (String) source;
		if (!StringUtils.hasText(text)) {
			return null;
		}
		
		...
		Object result = this.parser.parse(text, LocaleContextHolder.getLocale());
		...
		
		// 解读/转换结果
		TypeDescriptor resultType = TypeDescriptor.valueOf(result.getClass());
		if (!resultType.isAssignableTo(targetType)) {
			result = this.conversionService.convert(result, resultType, targetType);
		}
		return result;
	}

转换步骤分为两步：

通过Parser将String转换为指定的类型结果result（若失败，则抛出异常）
判断若result属于目标类型的子类型，直接返回，否则调用ConversionService转换一把

可以看到它和Printer的“顺序”是相反的，在返回值上做文章。同样的，下面将用两个例子来加深理解。

private static class IntegerParser implements Parser<Integer> {

    @Override
    public Integer parse(String text, Locale locale) throws ParseException {
        return NumberUtils.parseNumber(text, Integer.class);
    }
}

示例一：使用Parser，无中间转换

书写测试用例：

@Test
public void test3() {
    FormattingConversionService formattingConversionService = new FormattingConversionService();
    FormatterRegistry formatterRegistry = formattingConversionService;
    ConversionService conversionService = formattingConversionService;

    // 注册格式化器
    formatterRegistry.addParser(new IntegerParser());

    System.out.println(conversionService.canConvert(String.class, Integer.class));
    System.out.println(conversionService.convert("1", Integer.class));
}

运行程序，输出：

true
1

完美。

示例二：使用Parser，有中间转换

下面示例输入一个“1”字符串，出来一个Person对象（因为有了上面例子的铺垫，这里就“直抒胸臆”了哈）。

@Test
public void test4() {
    FormattingConversionService formattingConversionService = new FormattingConversionService();
    FormatterRegistry formatterRegistry = formattingConversionService;
    ConversionService conversionService = formattingConversionService;

    // 注册格式化器
    formatterRegistry.addFormatterForFieldType(Person.class, null, new IntegerParser());
    formatterRegistry.addConverter(new Converter<Integer, Person>() {
        @Override
        public Person convert(Integer source) {
            return new Person(source, "YourBatman");
        }
    });

    System.out.println(conversionService.canConvert(String.class, Person.class));
    System.out.println(conversionService.convert("1", Person.class));
}

运行程序，啪，空指针了：

java.lang.NullPointerException
	at org.springframework.format.support.FormattingConversionService$PrinterConverter.resolvePrinterObjectType(FormattingConversionService.java:179)
	at org.springframework.format.support.FormattingConversionService$PrinterConverter.<init>(FormattingConversionService.java:155)
	at org.springframework.format.support.FormattingConversionService.addFormatterForFieldType(FormattingConversionService.java:95)
	at cn.yourbatman.formatter.Demo.test4(Demo.java:86)
	...

根据异常栈信息，可明确原因为：addFormatterForFieldType()方法的第二个参数不能传null，否则空指针。这其实是Spring Framework的bug，我已向社区提了issue，期待能够被解决喽：

为了正常运行本例，这么改一下：

// 第二个参数不传null，用IntegerPrinter占位
formatterRegistry.addFormatterForFieldType(Person.class, new IntegerPrinter(), new IntegerParser());

再次运行程序，输出：

true
Person(id=1, name=YourBatman)

完美。

针对本例，有如下关注点：

使用addFormatterForFieldType()方法注册了IntegerParser，并且明确指定了处理的类型，用于处理Person类型
1. 也就是说此IntegerParser专门用于转换目标类型为Person的属性
因为IntegerParser 实际上 只能转换 String -> Integer，因此还必须注册一个转换器，用于Integer -> Person桥接一下，这样就串起来了String -> Integer -> Person。外面看起来这些都是IntegerParser做的一样，非常工整
同样强调：addConverter()注册转换器时请务必不要使用lambda表达式代替输入，否则会失去泛型类型，导致出错

二者均持有ConversionService带来哪些增强？

说明：关于如此重要的ConversionService你懂的，遗忘了的可乘坐电梯到这复习

对于PrinterConverter和ParserConverter来讲，它们的源目的是实现 String <-> Object，特点是：

PrinterConverter：出口必须是String类型，入口类型也已确定，即Printer<T>的泛型类型，只能处理 T(或T的子类型) -> String
ParserConverter：入口必须是String类型，出口类型也已确定，即Parser<T>的泛型类型，只能处理 String -> T(或T的子类型)

按既定“规则”，它俩的能力范围还是蛮受限的。Spring厉害的地方就在于此，可以巧妙的通过组合的方式，扩大现有组件的能力边界。比如本利中它就在PrinterConverter/ParserConverter里分别放入了ConversionService引用，从而到这样的效果：

ConversionService

通过能力组合协作，起到串联作用，从而扩大输入/输出“范围”，感觉就像起到了放大镜的效果一样，这个设计还是很讨巧的。

?总结

本文以介绍FormatterRegistry接口为中心，重点研究了此接口的实现方式，发现即使小小的一枚注册中心实现，也蕴藏有丰富亮点供以学习、CV。

一般来说ConversionService 天生具备非常强悍的转换能力，因此实际情况是你若需要自定义一个Printer/Parser的话是大概率不需要自己再额外加个Converter转换器的，也就是说底层机制让你已然站在了“巨人”肩膀上。

?本文思考题?

看完了不一定懂，看懂了不一定会。来，文末3个思考题帮你复盘：

FormatterRegistry作为注册中心只有添加方法，why？
示例中为何强调：addConverter()注册转换器时请务必不要使用lambda表达式代替输入，会有什么问题？
这种功能组合/桥接的巧妙设计方式，你脑中还能想到其它案例吗？

?推荐阅读?

...
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9. 细节见真章，Formatter注册中心的设计很讨巧

作者：YourBatman 时间：2021-01-15 20:03

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