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@levinzhang 2016-11-17T15:02:18.000000Z 字数 11664 阅读 472

配置一次，到处运行：将配置与运行时解耦

Posted by Anatole Tresch on Jun 18, 2016

摘要：

在应用开发的过程中，配置是最广泛用到的横切关注点之一。Apache Tamaya是一个新的孵化项目，它为Java带来了标准化的属性管理。

核心要点

Credit Suisse和Oracle曾试图为Java EE的配置创建一个宏伟的JSR标准，现在距离这个计划的破产已经过去了两年的时间。导致这个计划破产的原因很多，我们在这里的关注点也不是讨论它的细节。需要说明的是，尽管官方的JSR从未被JCP执行委员会所批准，但是标准化Java配置的努力却从未停止过。在本文中，我将会关注后续的工作以及这个初始项目的当前状态。

配置标准为何如此重要？

配置是一个通用的横切性关注点，跨所有的应用类型。属性通常会以key = value的形式进行指定，这些属性会以文件的形式来提供并且会加载到一个Java Properties对象中。令人遗憾的是，OSGi、Spring、Java EE、SE以及其他在Java中运行的框架和解决方案都提供了自己的配置API和格式。其中有很多会使用专有的XML格式，另外一些则可能使用更为现代化的格式，比如Yaml。Java EE甚至不支持大多数场景下的动态和远程配置。在应用中，组合使用不同的框架通常都是非常繁琐的，这要归因于不同的配置格式、存放位置以及冗余性。这都会增加不必要的复杂性并且易于出现错误。它会影响到某个应用内部的代码编写，同时还会影响它与周边系统的集成。在过去的二十年间，Java在很多领域都做出了巨大的贡献，为各种类型的应用开发构建了无与伦比的生态系统。这不免令人觉得有些怪异，在配置管理这样一个通用关注点上居然缺乏一个标准API，如果能有一个这样的标准的话，应用程序就不用构建自己的配置方案了，同时也可以简化与不同利益相关者所提供的模块进行集成。

动因与背景

在如何进行配置以及配置到底该是什么样子方面，所涉及到的意见差别很大。因此，配置标准不应该关注于配置什么内容或何时进行配置。以此作为驱动力，我们将已有的知识和实验性代码转移到了一个新的孵化项目中，这个项目的名称叫做Apache Tamaya。我们早期的讨论集中在已有的想法和需求上，但最终，我们后退了一步，从头开始重新定义使用场景，打造了一个崭新的实现。鉴于配置管理是使用最广泛的横切性关注点之一，我们希望和期待这项工作能够成为某种形式的标准，让整个Java生态系统都能从中受益。

Tamaya的一些特性包括：

简而言之，借助Apache Tamaya当前发布的0.2-incubating版本，我们有了一个功能完整的配置解决方案，它提供了稳定且经过验证的API/SPI。众多的扩展业已成功证明，它能够以一种可重用和可扩展的方式对配置进行建模。

除此之外，我们还基于注入API定义了一个完整的注解，并提供了对Java EE/CDI的支持（以及多个其他的运行时平台）。所以，现在也许应该重新讨论一下是否要将我们的想法转化为一个JSR。这样的话，所有的Java爱好者和专家（包括本文的读者）都可以了解一下Tamaya并提供反馈。毫无疑问，我们目前并没有上百万美元的营销预算，所以对于您的帮助，我们将会感激之至。

现在，我们更加深入一些，看一下所谓的“一次配置，到处运行”对于开发人员的日常工作到底意味着什么。

使用场景

Apache Tamaya涵盖了各种各样的使用场景，借助我们的模块化结构，你可以很容易地添加任何目前尚不存在的功能。大致看来，Tamaya最为重要的特性包括：

尚未发布的特性包括（计划在0.3-incubating版本会涵盖）：

接下来，让我们看一下“配置一次，到处运行”的一些样例。使用Tamaya来实现可配置的组件通常会包含如下步骤：

实现SupportContact类

我们来考虑一个简单的样例：假设我们正在构建一个组件，这个组件能够提供某个应用的售后支持通讯录信息。SupportContact组件的定义如下所示：

package com.mycompany;

public class SupportContact{
  private String supportOrganization;
  private String phoneNumber;
  private String email;
  private boolean supports24x7;
  private Collection supportContacts;

  public String getSupportOrganization(){
    return supportOrganization;
  }

  public String getPhoneNumber(){
    return phoneNumber;
  }

  [...]
}

为了配置这个类，我们可以实现一个构造器来执行配置逻辑：

 public SupportContact(){
        this.supportOrganization =
                  ConfigurationProvider.getConfiguration()
                   .getOrDefault(“support.organization”, “N/A”);
    this.phoneNumer = 
                  ConfigurationProvider.getConfiguration()
                   .getOrDefault(“support.phone”, “N/A”);
    [...]
}

这种声明式的访问方式确实可以运行，但是大多数开发人员都用过像Spring这样的依赖注入框架，这样的话，他们可能会想要使用tamaya-injection模块来配置该实例：

 public SupportContact(){
        ConfigurationInjection.getConfigurationInjector()
           .configure(this);
}

配置代码也可以位于一个外部的配置类中，这样的话，原始的类就不会受到什么影响了。所有内置的Java类型，比如String、boolean和 int以及java.math.BigDecimal和BigInteger类型，默认都是支持的。如果以依赖的方式将tamaya-collections 模块添加进来的话，也能够支持集合类型。Tamaya的ConfigurationInjector是一个将配置注入到POJO中的接口，如果没有配置注解的话，它会按照一种最优的猜测方案来配置所有能够找到属性。它会将包名、类名以及域名组合为候选key的有序列表，并试图查找对应的配置值。所遇到的第一个非null值将会被注入。未定义的属性（所有的候选key均没有匹配到值）将会以警告的形式进行日志记录，但是不会抛出异常。这样的话，就允许我们在代码中，通过标准Java的形式提供默认值，如果需要的话，这些默认值会被属性重写：

private String supportOrganization = “N/A”;
private String phoneNumber = “N/A”;
private String email = “N/A”;
private boolean supports24x7 = true;
private Collection supportContacts = new ArrayList();

更深入地介绍一下，Tamaya的属性映射机制会将这些条目映射为如下的候选key列表：

com.mycompany.SupportContact.supportOrganization
SupportContact.supportOrganization
supportOrganization
com.mycompany.SupportContact.phoneNumber
SupportContact.phoneNumber
phoneNumber
com.mycompany.SupportContact.email
SupportContact.email
email
com.mycompany.SupportContact.supports24x7
SupportContact.supports24x7
supports24x7
com.mycompany.SupportContact.supportContacts
SupportContact.supportContacts
supportContacts

我们还可以借助tamaya-injection-api扩展模块所提供的注解，为代码配置更为精确的key。如果我们采用这种方式的话，那么可以为类和属性添加如下所示的注解：

@Config(“organization”, defaultValue=“N/A“)
private String supportOrganization;

@Config(value=“phone“, defaultValue=“N/A“)
private String phoneNumber;

@Config(defaultValue=“N/A“)
private String email;

@Config(defaultValue=“true“)
private boolean supports24x7;

@Config(“contacts”, defaultValue=“Admin:admin“)
private Collection supportContacts;
}

这样的话，我们就可以完全控制Tamaya的属性映射机制如何映射这些条目，也就是：

support.organization
support.phone
support.email
support.supports24x7
support.contact

所以，我们可以将这些属性定义到一个简单的 .properties文件中：

support.organization=MyCompany
support.phone=+41(1)23 553 234
support.email=chief-admin@mycompany.com
support.supports24x7=true
support.contact=Chief Admin:Peter Cole;Advisory Admin:John Doe

或者在定义一个yaml文件之中：

---
support:
        organization:      MyCompany
        phone:         +41(1)23 553 234
        email:         chief-admin@mycompany.com
        supports24x7:      true
        contacts:      
        - Chief Admin
          Peter Cole
          Advisory Admin
          John Doe

Tamaya将会处理一些细节，比如配置的格式、配置所在的位置以及配置项的重写等。如果要观察项目中配置所在的位置，我们可以使用tamaya-model扩展，它能够提供一个已定义配置属性的列表，并且能够评估它们的使用的情况。

Tamaya非常灵活，它可以与你（或你的客户）所使用的任意后端相连接，所以开发人员可以只关注配置“什么”的问题。至于“如何”配置则成为一个集成点，可以进行单独处理。

注意：

在实践中，Tamaya提供了多种与配置后端集成的可选方案：

TAMAYA:
 PROFILES_DEF:
  - profiles:            DEFAULTS,DEV,TEST,PTA,PROD
  - supports-multi:      false
  - defaults:            DEFAULTS
  - default-active:      DEV
  - evaluation:          sys-property:ENV, env-property:ENV

 FORMAT-DEF:
  - formats: yaml, properties
  - suffixes: yml,yaml,properties

 PROFILES:
   :
     - sources:
       - named:env-properties    # provider name, or class name
       - named:main-args
       - classpath:META-INF/defaults/**/*.SUFFIX
       - file:${config.dir}/defaults**/*.SUFFIX             ?optional=true
       - classpath:META-INF/config/**/*.SUFFIX
       - named:sys-properties   
   DEFAULTS:
     - prio:       0        # optional
     - filters:
       - include:DEFAULTS\.*?ignoreCase=true
       - exclude:_\.*   # removes all meta-entries
   DEV:
    - prio:        100          # optional
    - filters:
        - include:DEV\.*?ignoreCase=true
   [...]
   PROD:
    - prio:        1000         # optional
    - filters:
        - include:PROD\.*?ignoreCase=true

类型化的配置模板

除了为类添加注解以外，还有一个替代方案，那就是使用Tamaya的模板特性，它会使用类型化的接口来定义配置。例如，为了配置一个简单的Web服务器，我们可以编写如下的配置接口，并通过Tamaya注解对其进行增强：

@ConfigSection(“server”)
public interface ServerConfig{
    @Config(defaultValue=”8080”);
    int getPort();
    @Config(defaultValue=”/”);
    int getRootContext();
}

借助CDI，这个配置可以直接进行注入：

@Inject
ServerConfig serverConfig;

Tamaya将会基于注解和当前的配置后端来实现这个bean。

使用SupportContact组件

简单的Java SE

正如在前面所看到的，我们可以通过Tamaya的injection模块将属性注入到Java SE应用中：

SupportContact contact = new SupportContact();
ConfigurationInjection.getConfigurationInjector()
.configure(contact);

Java EE

在Java EE中，CDI是可选的生命周期管理器，所以我们告诉CDI来“注入”我们的组件（CDI实际上会使用 @Dependent pseudo-scope来创建一个组件）。为了实现该功能，我们必须要添加tamaya-injection-cdi扩展模块，它会通过Tamaya的配置注入机制来使用CDI，所以最终我们只是让CDI来实现类的注入：

@Inject
private SupportContact contact;

Spring

Spring同样会采用CDI的方案，不过它会按照Spring的方式。我们只需添加 tamaya-spring集成模块即可，这样所有的Spring bean就都可以进行配置了。所以，你可以将SupportContact bean添加到Spring上下文中，在注入之前，它已经在暗中配置完成了：

@AutoWire
private SupportContact contact;

Vertx

在最后一个样例中，我们希望为你展现将Tamaya的配置灵活地添加到你的项目中是多么地简单。因此，我们看一下vertx.io。在Vertx中，主要的抽象就是verticle。为了让事情尽可能地简单，我们让自己的verticle扩展一个可重用的基础类，将其称之为ConfigurableVerticle：

public abstract class ConfigurableVerticle extends AbstractVerticle{  
    public ConfigurableVerticle(){
        ConfigurationInjection.getConfigurationInjector()
            .configure(this);
    } 
}

现在，就可以通过Tamaya的注解来配置我们的verticle：

public class MyVerticle extends ConfigurableVerticle{
    @Config(value=”monitoring.count-limit”, defaultValue=”100”)
    private int countLimit;
    [...]
}

当然，这是一个非常简单化的例子，但是它展示了在配置组件时，能够与它的目标运行时环境进行解耦，而且不会给开发人员的日常工作带来明显的复杂性。

连接配置后端

使用默认的javaconfiguration.properties

Tamaya默认会读取环境属性、系统属性，并从类路径下读取META-INF/javaconfiguration.properties。系统属性具有最高的优先级，会否决掉其他的配置方案。因此，我们可以按照如下的方式来配置组件：

 ENV support.supportOrganization foo
      ENV support.phoneNumber bar
      ENV support.email foo2
      ENV support.supportContacts bar2

这依然非常简单，正如我在前文所述，我们正在为 0.3-incubating版本添加一个元配置DSL，它将会使得配置更加灵活。

添加测试配置

测试领域经常会滋生各种问题，在配置内容全局共享，测试需要在多线程间并行运行时更是如此。它本身并不是什么问题，不过在测试中，我们一般都希望测试各种各样的配置，以确保组件的行为符合预期，在这样的场景中共享配置可能会导致竞态条件的产生，从而使测试结果失效。解决这种问题的一种可行方式（可能会在下一个发布版本中引入该特性）就是实现并注册一个具有很高顺序值的PropertySource。这个顺序值会覆盖掉其他属性源所提供的所有属性，所以只需要确保我们的PropertySource内部使用ThreadLocal来实现隔离就可以了，这个PropertySource依然是跨线程共享的。再结合一些静态的访问器方法，我们的测试配置就可以使用了：

public TestConfig extends BasePropertySource{
    private static ThreadLocal> maps = 
                                               new ThreadLocal(){
                            [...]
    };

    public TestConfig(){
       super(100000); // default ordinal
    }

    @Override
    public Map getProperties(){
        return maps.get();
    }

    public static String put(String key, String value){
        return TestConfig.maps.put(key, value);
    }

    public static String remove(String key){
        return TestConfig.maps.remove(key);
    }
}

我们可以通过ServiceLoader来注册PropertySource，只需将下面这行代码添加到META-INF/services/org.apache.tamaya.spi.PropertySource中即可：

com.mycompany.TestConfig

现在，我们可以在JUnit代码中直接使用它了：

public class TestSupportContact{

  @Before
  public void setup(){
      TestConfig.put(“support.email”, “test@127.0.0.1”);
  }

  @Test
  public void test(){
      [...]
  }

  @After
  public void teardown(){
      TestConfig.remove(“support.email”);
  }
}

添加远程后端

在我们的样例组件中，配置都是基于类路径资源或本地测试文件的，对于大多数场景而言，这都是可行的解决方案。但是，我们假设一下，在应用完成之后，客户了解到etcd是一种分布式的key/value存储，并要求我们支持将etcd作为后端。通过使用Tamaya，我们有多种可选方案：

其中，第一种方式非常类似于我们在前面所看到的测试场景。

第二种方式也并不复杂，我们只需要将所需的条目添加到Tamaya的扩展模块中即可（如果有冲突或特定的映射需求的话，我们可以设置一些系统属性来调整模块的行为，比如要查找的etcd服务器）。这里的关键点在于我们依然不需要修改任何代码。我们的Java代码对于它的配置以及这些配置间是如何覆盖的完全不知情。也就是说，我们成功地将配置和它的后端进行了解耦：“一次配置，到处运行”。

总结与展望

为Java生态系统提供标准的配置API会带来很多的好处，我们所看到的只是其中很少的几个。在缺少标准的情况下，每个人都会按照自己的方式来完成这方面的工作。本文的一个主要目标就是引发一些公开的讨论并收集读者的意见：在JavaOne会议上我们是否应该将其作为一个新的JSR。从内容来看，它应该是相当紧凑的：

一般而言，它可能会成为一个Java EE JSR，基于Apache所做的工作形成“新的Java EE配置JSR”。鉴于它与CDI 1.1基本兼容，对于Java EE平台没有什么额外的需求，我认为它有可能会加入到当前Java EE发布版本的规划中……

不管JSR的决策如何，Tamaya正在寻找新的提交者。所以，如果你对它感兴趣的话，请与我们联系！

关于作者

Anatole Tresch——在苏黎世大学完成其信息科学和经济学的学业之后，Anatole在一家咨询公司担任过多年的执行合伙人（Managing Partner），不管是在大型企业还是小企业中，他对于Java生态系统的所有领域都有着广泛的经验。目前，Anatole担任Trivadis的首席咨询顾问，主要关注Java现金&通货（Java Money & Currency）以及配置领域。Anatole还是Oracle Star Spec Lead、PPMC成员以及Apache Tamaya项目的创立者。

查看英文原文：Configure Once, Run Everywhere: Decoupling Configuration and Runtime

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