• SpringBoot 正式环境必不可少的外部化配置


    SpringBoot 外部化配置

    前言

    《【源码解析】凭什么?spring boot 一个 jar 就能开发 web 项目》 中有读者反应:

    部署后运维很不方便,比较修改一个 IP 配置,需要重新打包。

    这一点我是深有体会,17 年自学,并很大胆的直接在生产环境用的时候,我都是让产品经理(此时他充当我们的运维,嘿嘿)用压缩软件打开 jar,然后复制出配置,修改完之后再替换回去。为什么我这么大胆,因为当时才入行一年,而且觉得有架构师兜底,我就奔放了。你是不知道,当时负责这个项目的开发(c#开发)一开始不想用 SpringBoot 的。

    不过如今看到这个问题,我有点震惊,都 9102 年了,竟然还担心这样的问题。我想说,哥们,这真的不是事儿。SpringBoot 早就提供了方法来解决这个问题。

    SpringBoot 生产特性

    SpringBoot 有很多生产特性,可以在生产环境中使用时更加方便。其中外部化配置基本都会用到。

    Spring Boot 允许外部化配置,以便相同的应用在不同的环境中工作。
    属性值可以在 Spring 环境中使用 @Value 或 @ConfigurationProperties 使用。

    此次参考的版本是 SpringBoot-2.2.0.RELEASE

    优先级

    外部化配置的优先级顺序如下:

    1. Devtools 全局配置:当 devtools 启用时,$HOME/.config/spring-boot
    2. 测试类中的 @TestPropertySource
    3. 测试中的 properties 属性:在 @SpringBootTest 和 用来测试特定片段的测试注解
    4. 命令行参数
    5. SPRING_APPLICATION_JSON 中的属性:内嵌在环境变量或系统属性中的 JSON
    6. ServletConfig 初始化参数
    7. ServletContext 初始化参数
    8. java:comp/env 中的 JNDI 属性
    9. Java 系统属性:System.getProperties()
    10. 操作系统环境变量
    11. 随机值(RandomValuePropertySource):random.*属性
    12. jar 包的指定 profile 配置文件:application-{profile}.properties
    13. jar 包的指定 profile 配置文件:application-{profile}.properties
    14. jar 包的默认配置文件:application.properties
    15. jar 包的默认配置文件:application.properties
    16. 代码内的 @PropertySource注解:用于 @Configuration 类上
    17. 默认属性:通过设置 SpringApplication.setDefaultProperties 指定

    注意:以上用 properties 文件的地方也可用 yml文件

    配置随机值

    my.uuid=${random.uuid}
    

    命令行属性

    java -jar -Ddemo=vm demo.jar --demo=arg
    
    • -Dxxx 为 vm 参数,在代码中通过 System#getProperty 获取
    • --xxx 为 spring 命令行参数,通过 Environment#getProperty 获取,若通过此方法获取不到,会获取 vm 同名参数
    • xxx.jar 之后的参数都是 arg 参数,都会在 main 方法中的 arg 数组中获取到

    示例

    public static void main(String[] args) {
        ConfigurableApplicationContext context = SpringApplication.run(ArgApplication.class, args);
        LOGGER.info("----------------");
        /* 打印 arg 参数 */
        Arrays.stream(args)
            .forEach(
                arg -> {
                  LOGGER.info("arg:{}", arg);
                });
        /* 命令行传参 demo */
        LOGGER.info("System#getProperty:{}", System.getProperty("demo"));
        LOGGER.info("Environment#getProperty:{}", context.getEnvironment().getProperty("demo"));
    }
    

    输入命令

    java -jar -Ddemo=vm arg-0.0.1-SNAPSHOT.jar aaa bbb ccc --demo=arg
    

    效果如下:

    ----------------
    arg:aaa
    arg:bbb
    arg:ccc
    arg:--demo=arg
    System#getProperty:vm
    Environment#getProperty:arg
    

    而如果执行命令是:

    java -jar -Ddemo=vm arg-0.0.1-SNAPSHOT.jar aaa bbb ccc
    

    结果如下:

    arg:aaa
    arg:bbb
    arg:ccc
    System#getProperty:vm
    Environment#getProperty:vm
    

    如果执行命令是:

    java -jar arg-0.0.1-SNAPSHOT.jar aaa bbb ccc --demo=arg
    

    结果如下:

    arg:aaa
    arg:bbb
    arg:ccc
    arg:--demo=arg
    System#getProperty:null
    Environment#getProperty:arg
    

    属性文件

    优先级:

    1. file:./config/
    2. file:./
    3. classpath:/config/
    4. classpath:/

    如果定义了 spring.config.location,如:classpath:/custom-config/,file:./customr-config/,优先级如下:

    1. file:./custom-config/
    2. classpath:custom-config/

    如果指定了 spring.config.additional-location,会先加载 additional 配置 如:spring.config.additional-location=classpath:/custom-config/,file:./customr-config/,优先级如下:

    1. file:./custom-config/
    2. classpath:/custom-config/
    3. file:./config/
    4. file:./
    5. classpath:/config/
    6. classpath:/

    指定 profile 的属性

    默认的 profile 是 default,当没有指定spring.profiles.active 属性时,默认会加载application-default.properties 文件。指定 profiles 文件的加载顺序与上述不指定 profiles 文件的加载一致。指定 profile 文件的属性始终覆盖未指定文件的属性。如:spring.profiles.active=dev,则 application-dev.properties文件内的属性会覆盖 application.properties 内的同名属性。

    注意:如果在 spring.config.location 属性中指定了 文件,则此文件对应的特定 profiles 类文件不起作用。如果想要起作用,在 spring.config.location 中使用 文件夹

    占位符

    配置文件中可以引用之前定义的值,如下:

    app.name=MyApp
    app.description=${app.name} is a Spring Boot application.
    

    可以用此特性创建一些已存在的 Spring Boot 配置的较短、易于使用的变量。如下:

    # nacos 配置示例
    spring:
      cloud:
        nacos:
          config:
            server-addr: 127.0.0.1:8848
            namespace: d9a39d78-xxxxxxxx-ea4f282e9d99
          discovery:
            server-addr: 127.0.0.1:8848
            namespace: d9a39d78-xxxxxxxx-ea4f282e9d99
    # Discovery 配置示例        
    nacos:
      plugin:
        namespace: d9a39d78-xxxxxxxx-ea4f282e9d99
    

    可改为如下配置

    spring:
      cloud:
        nacos:
          config:
            server-addr: ${app.server-addr}
            namespace: ${app.namespace}
          discovery:
            server-addr: ${app.server-addr}
            namespace: ${app.namespace}
    # Discovery 配置示例        
    nacos:
      plugin:
        namespace: ${app.namespace}
    
    app:
      server-addr: 127.0.0.1:8848
      namespace: d9a39d78-xxxxxxxx-ea4f282e9d99
    

    然后在命令行可以直接通过 -Dapp.namespace--app.namespace 来传参,会方便很多。特别是在多个地方用到同一个属性的时候。

    属性加密

    Spring Boot 不支持属性加密,但提供钩子节点修改配置属性。EnvironmentPostProcessor 接口允许在应用启动前操作 Environment

    yaml

    yaml 文件使用的时候非常直观、方便。而且在 Spring Boot 中做了处理,获取 yaml 和 properties 文件中的属性基本是一样的操作。

    一个文件指定多 pfofile

    通过 spring.profiles 指示何时使用对应的配置,使用 ---进行配置分隔

    # application.yml
    server:
      address: 192.168.1.100
    ---
    spring:
      profiles: development
    server:
      address: 127.0.0.1
    ---
    spring:
      profiles: production & eu-central
    server:
      address: 192.168.1.120
    

    yaml 缺点

    @PropertySource 不能加载 yaml 文件,这种情况下只能使用 properties 文件。

    在特定 profile 的 yaml 文件中使用多 profile 配置,会有意料之外的情况:

    # application-dev.yml
    server:
      port: 8000
    ---
    spring:
      profiles: "!test"
      security:
        user:
          password: "secret"
    

    当运行时指定 --spring.profiles.active=dev ,启用 dev profile,其它的 profile 会忽略。也就是此例中 spring.security.user.password 属性会失效。

    因此,不要在指定 profile 的 yaml 文件中使用多种 profile 配置。

    类型安全的属性配置

    JavaBean 属性绑定

    通过 @ConfigurationProperties 注解将属性(properties、yml 文件、环境变量等)绑定到类对象中。与自动配置类类似。

    @ConfigurationProperties("acme")
    public class AcmeProperties{
        private boolean enabled;
        private InetAddress remoteAddress;
        private final Security security = new Security();
        // getter and setter
        public static class Security{
            private String username;
            private String password;
            private List<String> roles = new ArrayList<>(Collections.singleton("USER"));
             // getter and setter
        }
    }
    

    这种安排依赖于默认的无参构造器,getter 和 setter 通常是必需的,因为绑定就像 Spring MVC 一样是通过标准的 Java Beans 属性描述符进行的。在下列情况下,可省略 setter:

    • Maps:只要被初始化后,getter 必须而 setter 不必须,binder 可以对它们进行修改
    • Collections 和 数组:可以通过索引或逗号分隔的值来设定属性。后者必须有 setter 方法。建议对于这种情况一直加上 setter。如果初始化了一个 Collection,确保它不是不可变类型。
    • 如果初始化了嵌套的 POJO 属性(如上例中的 Security),setter 不是必须的。如果需要 binder 通过其默认构造器动态创建实例,则需要 setter

    注意:如果使用 Lombok 生成 getter 和 setter,确保不会生成任何特定的构造器,不然容器会自动使用它来实例化对象。
    最后,只有标准 Java Bean 属性可以这样绑定属性,静态属性不支持。

    构造器绑定

    上述示例可以改成如下:

    @ConstructorBinding
    @ConfigurationProperties("acme")
    public class AcmeProperties{
      private final boolean enabled;
      private final InetAddress remoteAddress;
      private final Security security;
      
      public AcmeProperties(boolean enabled, InetAddress remoteAddress, Security security){
          this.enabled = enabled;
          this.remoteAddress = remoteAddress;
          this.security = security;
      }
      // getter and setter
      
      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;
          }
          // getter and setter
      }
    }
    

    @ConstructorBinding 注解表示使用构造函数绑定属性值。这意味着 binder 将期望找到一个包含待绑定参数的构造器。
    @ConstructorBinding 类的嵌套成员也将通过构造函数绑定属性值。

    可以使用 @DefaultValue 指定默认值,转换服务将字符串值强转为缺少属性的目标类型。

    要使用构造绑定,类必须允许使用 @EnableConfigurationProperties 或 配置属性扫描方式。不能对由常规 Spring 机制创建的 bean 使用构造函数绑定。如:@Component Bean、通过@Bean 方法创建的 Bean 或使用@Import 加载的 Bean

    如果类中有多个构造器,可以直接将 @ConstructorBinding 注解使用在要绑定的构造器上。

    启用 @ConfigurationProperties 注解类型

    Spring Boot 提供了一个基础设施来绑定这些类型并将它们自动注册为 bean。
    如果应用程序中使用 @SpringBootsApplication,用 @ConfigurationProperties 注解的类将被自动扫描并注册为 bean。默认情况下,将从声明此注解的类的包中进行扫描。如果要扫描特定的包,可以对 ·@SpringBootsApplication 注解的类显式使用 @ConfigurationPropertiescan 注解,如下例所示:

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

    有时,用 @ConfigurationProperties 注释的类可能不适合扫描,例如,如果正在开发自己的自动配置,在这些情况下,可以在任何@Configuration 类上指定要处理的类型列表,如下例所示:

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

    注意:当使用配置属性扫描或通过@EnableConfigurationProperties 注册@ConfigurationProperties bean 时,bean 有一个常规名称:<prefix>-<fqn>,其中 <prefix>@ConfigurationProperties 注解中指定的环境 key 前缀,<fqn> 是 bean 的完全限定名。如果注解没有提供任何前缀,则只使用 bean 的完全限定名。
    上例中 bean name 是 acme-com.example.AcmeProperties

    使用@ConfigurationProperties 注解类型

    这种类型的配置在 SpringApplication 外部 YAML 配置中特别适用,如下例所示:

    # application.yml
    
    acme:
      remote-address: 192.168.1.1
      security:
        username: admin
        roles:
          - USER
          - ADMIN
    

    @ConfigurationProperties bean 可以像其它 bean 一样注入使用。如下:

    @Service
    public class MyService{
        private final AcmeProperties properties;
        
        @Autowired
        public MyService(AcmeProperties properties){
            this.properties = properties;
        }
        
        // ...
    }
    

    使用 @ConfigurationProperties 还可以生成元数据文件,IDE 可以使用这些文件提供代码自动完成功能。

    第三方配置

    除了可以在 上使用 @ConfigurationProperties 注解,还可以在 public @Bean 方法上使用它。如果要将属性绑定到不在控制范围内的第三方组件,那么这样做特别有用。

    要从 Environment 属性配置 bean,将 @ConfigurationProperties 添加到其 bean 注册中,如下例所示:

    @ConfigurationProperties(prefix = "another")
    @Bean
    public AnotherComponent anotherComponent() {
        //... 
    }
    

    another 前缀定义的任何 JavaBean 属性都映射到 AnotherComponent bean 上,映射方式类似于前面的 AcmeProperties 示例。

    松绑定

    Spring Boot 使用一些宽松的规则将 Environment 属性绑定到@ConfigurationProperties bean,因此环境属性名和 bean 属性名之间不需要完全匹配。常见的包括短划线分隔的环境属性(例如,context-path 绑定到 contextPath)和大写的环境属性(例如,PORT 绑定到 port)。

    @ConfigurationProperties(prefix="acme.my-project.person")
    public class OwnerProperties {
        private String firstName;
        public String getFirstName() {
            return this.firstName;
        }
        public void setFirstName(String firstName) {
            this.firstName = firstName;
        }
    }
    

    对于以上 Java Bean,可以使用以下属性

    属性松绑定

    注意:注解的前缀值必须是短横线 (小写,用-分隔,如:acme.my-project.person)。

    放宽每个属性源的绑定规则

    放宽每个属性源的绑定规则

    建议:如果可能的话,将属性存储为小写的短横线格式,例如:my.property-name=acme。

    在绑定到 Map 属性时,如果 key 包含除小写字母-数字字符或 - 之外的任何内容,则需要使用括号符号,以便保留原始值。如果 key 没有被[]包围,则删除任何不是字母数字或 -的字符。

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

    上面的属性将绑定到 Map 的这些 key 中:/key1/key2key3

    合并复杂类型

    List

    当在多个位置配置 list 时,通过替换(而非添加)整个 list 来覆盖。

    @ConfigurationProperties("acme")
    public class AcmeProperties {
        private final List<MyPojo> list = new ArrayList<>();
        public List<MyPojo> getList() { return this.list;
        }
    }
    
    acme:
      list:
        - name: my name
          description: my description
    ---
    spring:
      profiles: dev
    acme:
      list:
        - name: my another name
    

    当启用 dev 配置时,AcmeProperties.list 中值包含一个 MyPojo 对象(name 为my another name),不是添加操作,而是覆盖操作。

    当一个 List 在多个 profiles 中定义时,最高优先级的被使用。

    Map

    对于 Map 属性,可以使用从多个属性源获取属性值进行绑定。但是,对于多个源中的同一属性,将使用优先级最高的属性。

    @ConfigurationProperties("acme")
    public class AcmeProperties {
        private final Map<String, MyPojo> map = new HashMap<>();
        public Map<String, MyPojo> getMap() {
        return this.map;
        }
    }
    
    acme:
      map:
        key1:
          name: my name 1
          description: my description 1
    ---
    spring:
      profiles: dev
    acme:
      map:
        key1:
          name: dev name 1
        key2:
          name: dev name 2
          description: dev description 2
    

    当 dev 配置启用时,AcmeProperties.map 中包含两个键值对。key1 中 pojo name 为 dev name 1,description 为 my description 1;key2 中 pojo name 为 dev name 2,description 为 dev description 2。

    不同属性源的配置进行了合并

    以上合并规则适用于所有的属性源

    属性转换

    Spring Boot 试图在绑定到 @ConfigurationProperties bean 时将外部应用程序属性强转为正确的类型。如果需要自定义类型转换,可以提供 ConversionService bean(带有名为 ConversionService 的 bean)或自定义属性编辑器(通过 CustomEditorConfigurer bean)或自定义 Converters (使用 bean 定义注解 @ConfigurationPropertiesBinding )。

    注意:由于此 bean 在应用程序生命周期的早期被请求,请确保限制 ConversionService 正在使用的依赖项。通常,需要的任何依赖项在创建时都可能未完全初始化。如果自定义的 ConversionService 不需要配置 keys 强转,并且仅依赖于使用 @ConfigurationPropertiesBinding 限定的自定义转换器,则可能需要将它重命名。

    时间区间转换

    SpringBoot 对表示持续时间有专门的支持。如果暴露 java.time.Duration 属性,则可以用以下格式:

    • 常规的 long 表示(除非指定了 @DurationUnit,否则使用毫秒作为默认单位)
    • 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(例如,10s 表示 10 秒)
    @ConfigurationProperties("app.system")
    public class AppSystemProperties {
    
        @DurationUnit(ChronoUnit.SECONDS)
        private Duration sessionTimeout = Duration.ofSeconds(30);
    
        private Duration readTimeout = Duration.ofMillis(1000);
    
        public Duration getSessionTimeout() {
            return this.sessionTimeout;
        }
    
        public void setSessionTimeout(Duration sessionTimeout) {
            this.sessionTimeout = sessionTimeout;
        }
    
        public Duration getReadTimeout() {
            return this.readTimeout;
        }
    
        public void setReadTimeout(Duration readTimeout) {
            this.readTimeout = readTimeout;
        }
    
    }
    

    要指定 30 秒的 sessionTimeout,30、PT30S 和 30s 都是等效的。500ms 的 readTimeout 可以用以下任何形式指定:500、PT0.5S 和 500ms。
    也可以使用以下任何支持的单位:

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

    默认的单位是毫秒,可以使用 @DurationUnit 指定

    数据 size 转换

    Spring 框架有一个 DataSize 类型,以字节表示大小。如果暴露一个 DataSize 属性,则可以用以下格式:

    • 常规的 long 表示(除非指定了 @DataSizeUnit,否则使用字节作为默认单位)
    • 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(例如,10MB 表示 10 兆字节)。
    @ConfigurationProperties("app.io")
    public class AppIoProperties {
    
        @DataSizeUnit(DataUnit.MEGABYTES)
        private DataSize bufferSize = DataSize.ofMegabytes(2);
    
        private DataSize sizeThreshold = DataSize.ofBytes(512);
    
        public DataSize getBufferSize() {
            return this.bufferSize;
        }
    
        public void setBufferSize(DataSize bufferSize) {
            this.bufferSize = bufferSize;
        }
    
        public DataSize getSizeThreshold() {
            return this.sizeThreshold;
        }
    
        public void setSizeThreshold(DataSize sizeThreshold) {
            this.sizeThreshold = sizeThreshold;
        }
    
    }
    

    要指定 10 兆字节的 bufferSize1010MB 是等效的。256 字节的 sizeThreshold 可以指定为 256256B
    也可以使用以下任何支持的单位:
    B:字节
    KB:千字节
    MB:兆字节
    GB:千兆字节
    TB:兆兆字节

    默认的单位是字节,可以使用 @DataSizeUnit 指定

    @ConfigurationProperties 校验

    每当对 @ConfigurationProperties 类使用 Spring 的@Validated 注解时,Spring Boot 就会验证它们。可以直接在配置类上使用 JSR-303 javax.validation 约束注解。必须确保类路径上有一个兼容的 JSR-303 实现(如:hibernate-validator),然后将约束注解添加到字段中。

    @ConfigurationProperties(prefix="acme")
    @Validated
    public class AcmeProperties {
        @NotNull
        private InetAddress remoteAddress;
        
        // ... getters and setters
    }
    

    注意:还可以通过注解@Bean 方法来触发验证,该方法使用@Validated 创建配置属性。

    尽管嵌套属性在绑定时也将被验证,但最好对关联字段使用 @Valid。这确保即使找不到嵌套属性,也会触发验证。

    @ConfigurationProperties(prefix="acme")
    @Validated
    public class AcmeProperties {
    
        @NotNull
        private InetAddress remoteAddress;
    
        @Valid
        private final Security security = new Security();
    
        // ... getters and setters
    
        public static class Security {
    
            @NotEmpty
            public String username;
    
            // ... getters and setters
    
        }
    
    }
    

    还可以通过创建ConfigurationPropertiesValidator bean 来添加自定义 Spring Validator@Bean 方法应该声明为 static 。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 static 可以创建 Bean,而无需实例化@configuration 类。这样做可以避免任何可能由早期实例化引起的问题。

    注意:spring-boot-actuator 模块包含一个端点,该端点暴露所有 @ConfigurationProperties bean。访问 /actuator/configprops 可获得相关信息。

    @ConfigurationProperties vs. @Value

    @Value 注解是一个核心容器特性,它不提供与 @ConfigurationProperties 相同的特性。

    @ConfigurationProperties vs. @Value

    如果需要为组件定义了一组配置键,建议将它们配置到一个 @ConfigurationProperties 注解的 POJO 中。由于 @Value 不支持松绑定,如果需要使用环境变量提供值,则它不是一个好的选项。
    虽然可以在 @Value 中编写 SpEL 表达式,但此类表达式不会从 properties 文件中处理。

    使用配置中心

    如果项目比较大的话,分成了好几个 SpringBoot 工程,可以使用某些 SpringCloud 组件,比如:配置中心。配置中心支持一个地方管理所有的配置,有些还可以支持修改配置实时生效而不用重启应用,真的是很棒棒呢。推荐使用 nacos。如果项目比较小,你用 git 或者指定文件夹来作为配置存放的地方也可以。

    怎么样?有了这些用法的支持,你还会觉得 Springboot 打成一个 jar 会在部署的时候很不方便吗?

    参考资料

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    逸飞兮

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