SpringData ES中一些底层原理的分析

之前写过一篇SpringData ES 关于字段名和索引中的列名字不一致导致的查询问题，顺便深入学习下Spring Data Elasticsearch。
 
Spring Data Elasticsearch是Spring Data针对Elasticsearch的实现。

它跟Spring Data一样，提供了Repository接口，我们只需要定义一个新的接口并继承这个Repository接口，然后就可以注入这个新的接口使用了。
 
定义接口：
 

@Repository
public interface TaskRepository extends ElasticsearchRepository<Task, String> { }

注入接口进行使用：
 

@Autowired
private TaskRepository taskRepository;

....
taskRepository.save(task);

Repository接口的代理生成
 
上面的例子中TaskRepository是个接口，而我们却直接注入了这个接口并调用方法；很明显，这是错误的。

其实SpringData ES内部基于这个TaskRepository接口构造一个SimpleElasticsearchRepository，真正被注入的是这个SimpleElasticsearchRepository。

这个过程是如何实现的呢？  来分析一下。

ElasticsearchRepositoriesAutoConfiguration自动化配置类会导入ElasticsearchRepositoriesRegistrar这个ImportBeanDefinitionRegistrar。

ElasticsearchRepositoriesRegistrar继承自AbstractRepositoryConfigurationSourceSupport，是个ImportBeanDefinitionRegistrar接口的实现类，会被Spring容器调用registerBeanDefinitions进行自定义bean的注册。

ElasticsearchRepositoriesRegistrar委托给RepositoryConfigurationDelegate完成bean的解析。

整个解析过程可以分3个步骤：
 

1. 找出模块中的org.springframework.data.repository.Repository接口的实现类或者org.springframework.data.repository.RepositoryDefinition注解的修饰类，并会过滤掉org.springframework.data.repository.NoRepositoryBean注解的修饰类。找出后封装到RepositoryConfiguration中
2. 遍历这些RepositoryConfiguration，然后构造成BeanDefinition并注册到Spring容器中。需要注意的是这些RepositoryConfiguration会以beanClass为ElasticsearchRepositoryFactoryBean这个类的方式被注册，并把对应的Repository接口当做构造参数传递给ElasticsearchRepositoryFactoryBean，还会设置相应的属性比如elasticsearchOperations、evaluationContextProvider、namedQueries、repositoryBaseClass、lazyInitqueryLookupStrategyKey
3. ElasticsearchRepositoryFactoryBean被实例化的时候设置对应的构造参数和属性。设置完毕以后调用afterPropertiesSet方法(实现了InitializingBean接口)。在afterPropertiesSet方法内部会去创建RepositoryFactorySupport类，并进行一些初始化，比如namedQueries、repositoryBaseClass等。然后通过这个RepositoryFactorySupport的getRepository方法基于Repository接口创建出代理类，并使用AOP添加了几个MethodInterceptor

// 遍历基于第1步条件得到的RepositoryConfiguration集合
for (RepositoryConfiguration<? extends RepositoryConfigurationSource> configuration : extension
    .getRepositoryConfigurations(configurationSource, resourceLoader, inMultiStoreMode)) {
  // 构造出BeanDefinitionBuilder
  BeanDefinitionBuilder definitionBuilder = builder.build(configuration);

  extension.postProcess(definitionBuilder, configurationSource);

  if (isXml) {
    // 设置elasticsearchOperations属性 extension.postProcess(definitionBuilder, (XmlRepositoryConfigurationSource) configurationSource); } else { // 设置elasticsearchOperations属性 extension.postProcess(definitionBuilder, (AnnotationRepositoryConfigurationSource) configurationSource); } // 使用命名策略生成bean的名字 AbstractBeanDefinition beanDefinition = definitionBuilder.getBeanDefinition(); String beanName = beanNameGenerator.generateBeanName(beanDefinition, registry); if (LOGGER.isDebugEnabled()) { LOGGER.debug(REPOSITORY_REGISTRATION, extension.getModuleName(), beanName, configuration.getRepositoryInterface(), extension.getRepositoryFactoryClassName()); } beanDefinition.setAttribute(FACTORY_BEAN_OBJECT_TYPE, configuration.getRepositoryInterface()); // 注册到Spring容器中 registry.registerBeanDefinition(beanName, beanDefinition); definitions.add(new BeanComponentDefinition(beanDefinition, beanName)); } // build方法 public BeanDefinitionBuilder build(RepositoryConfiguration<?> configuration) { Assert.notNull(registry, "BeanDefinitionRegistry must not be null!"); Assert.notNull(resourceLoader, "ResourceLoader must not be null!"); // 得到factoryBeanName，这里会使用extension.getRepositoryFactoryClassName()去获得 // extension.getRepositoryFactoryClassName()返回的正是ElasticsearchRepositoryFactoryBean String factoryBeanName = configuration.getRepositoryFactoryBeanName(); factoryBeanName = StringUtils.hasText(factoryBeanName) ? factoryBeanName : extension.getRepositoryFactoryClassName(); // 基于factoryBeanName构造BeanDefinitionBuilder BeanDefinitionBuilder builder = BeanDefinitionBuilder.rootBeanDefinition(factoryBeanName); builder.getRawBeanDefinition().setSource(configuration.getSource()); // 设置ElasticsearchRepositoryFactoryBean的构造参数，这里是对应的Repository接口 // 设置一些的属性值 builder.addConstructorArgValue(configuration.getRepositoryInterface()); builder.addPropertyValue("queryLookupStrategyKey", configuration.getQueryLookupStrategyKey()); builder.addPropertyValue("lazyInit", configuration.isLazyInit()); builder.addPropertyValue("repositoryBaseClass", configuration.getRepositoryBaseClassName()); NamedQueriesBeanDefinitionBuilder definitionBuilder = new NamedQueriesBeanDefinitionBuilder( extension.getDefaultNamedQueryLocation()); if (StringUtils.hasText(configuration.getNamedQueriesLocation())) { definitionBuilder.setLocations(configuration.getNamedQueriesLocation()); } builder.addPropertyValue("namedQueries", definitionBuilder.build(configuration.getSource())); // 查找是否有对应Repository接口的自定义实现类 String customImplementationBeanName = registerCustomImplementation(configuration); // 存在自定义实现类的话，设置到属性中 if (customImplementationBeanName != null) { builder.addPropertyReference("customImplementation", customImplementationBeanName); builder.addDependsOn(customImplementationBeanName); } RootBeanDefinition evaluationContextProviderDefinition = new RootBeanDefinition( ExtensionAwareEvaluationContextProvider.class); evaluationContextProviderDefinition.setSource(configuration.getSource()); // 设置一些的属性值 builder.addPropertyValue("evaluationContextProvider", evaluationContextProviderDefinition); return builder; } // RepositoryFactorySupport的getRepository方法，获得Repository接口的代理类 public <T> T getRepository(Class<T> repositoryInterface, Object customImplementation) { // 获取Repository的元数据 RepositoryMetadata metadata = getRepositoryMetadata(repositoryInterface); // 获取Repository的自定义实现类 Class<?> customImplementationClass = null == customImplementation ? null : customImplementation.getClass(); // 根据元数据和自定义实现类得到Repository的RepositoryInformation信息类 // 获取信息类的时候如果发现repositoryBaseClass是空的话会根据meta中的信息去自动匹配 // 具体匹配过程在下面的getRepositoryBaseClass方法中说明 RepositoryInformation information = getRepositoryInformation(metadata, customImplementationClass); // 验证 validate(information, customImplementation); // 得到最终的目标类实例，会通过repositoryBaseClass去查找 Object target = getTargetRepository(information); // 创建代理工厂 ProxyFactory result = new ProxyFactory(); result.setTarget(target); result.setInterfaces(new Class[] { repositoryInterface, Repository.class }); // 进行aop相关的设置 result.addAdvice(SurroundingTransactionDetectorMethodInterceptor.INSTANCE); result.addAdvisor(ExposeInvocationInterceptor.ADVISOR); if (TRANSACTION_PROXY_TYPE != null) { result.addInterface(TRANSACTION_PROXY_TYPE); } // 使用RepositoryProxyPostProcessor处理 for (RepositoryProxyPostProcessor processor : postProcessors) { processor.postProcess(result, information); } if (IS_JAVA_8) { // 如果是JDK8的话，添加DefaultMethodInvokingMethodInterceptor result.addAdvice(new DefaultMethodInvokingMethodInterceptor()); } // 添加QueryExecutorMethodInterceptor result.addAdvice(new QueryExecutorMethodInterceptor(information, customImplementation, target)); // 使用代理工厂创建出代理类，这里是使用jdk内置的代理模式 return (T) result.getProxy(classLoader); } // 目标类的获取 protected Class<?> getRepositoryBaseClass(RepositoryMetadata metadata) { // 如果Repository接口属于QueryDsl，抛出异常。目前还不支持 if (isQueryDslRepository(metadata.getRepositoryInterface())) { throw new IllegalArgumentException("QueryDsl Support has not been implemented yet."); } // 如果主键是数值类型的话，repositoryBaseClass为NumberKeyedRepository if (Integer.class.isAssignableFrom(metadata.getIdType()) || Long.class.isAssignableFrom(metadata.getIdType()) || Double.class.isAssignableFrom(metadata.getIdType())) { return NumberKeyedRepository.class; } else if (metadata.getIdType() == String.class) { // 如果主键是String类型的话，repositoryBaseClass为SimpleElasticsearchRepository return SimpleElasticsearchRepository.class; } else if (metadata.getIdType() == UUID.class) { // 如果主键是UUID类型的话，repositoryBaseClass为UUIDElasticsearchRepository return UUIDElasticsearchRepository.class; } else { // 否则报错 throw new IllegalArgumentException("Unsupported ID type " + metadata.getIdType()); } }

ElasticsearchRepositoryFactoryBean是一个FactoryBean接口的实现类，getObject方法返回的上面提到的getRepository方法返回的代理对象；getObjectType方法返回的是对应Repository接口类型。

我们文章一开始提到的注入TaskRepository的时候，实际上这个对象是ElasticsearchRepositoryFactoryBean类型的实例，只不过ElasticsearchRepositoryFactoryBean实现了FactoryBean接口，所以注入的时候会得到一个代理对象，这个代理对象是由jdk内置的代理生成的，并且它的target对象是SimpleElasticsearchRepository(主键是String类型)。
 
 
SpringData ES中ElasticsearchOperations的介绍
 
ElasticsearchTemplate实现了ElasticsearchOperations接口。

ElasticsearchOperations接口是SpringData对Elasticsearch操作的一层封装，比如有创建索引createIndex方法、获取索引的设置信息getSetting方法、查询对象queryForObject方法、分页查询方法queryForPage、删除文档delete方法、更新文档update方法等等。

ElasticsearchTemplate是具体的实现类，它有这些属性：
 

// elasticsearch提供的基于java的客户端连接接口。java对es集群的操作使用这个接口完成
private Client client;
// 一个转换器接口，定义了2个方法，分别可以获得MappingContext和ConversionService
// MappingContext接口用于获取所有的持久化实体和这些实体的属性
// ConversionService目前在SpringData ES中没有被使用 private ElasticsearchConverter elasticsearchConverter; // 内部使用EntityMapper完成对象到json字符串和json字符串到对象的映射。默认使用jackson完成映射，可自定义 private ResultsMapper resultsMapper; // 查询超时时间 private String searchTimeout;

Client接口在ElasticsearchAutoConfiguration自动化配置类里被构造：
 

@Bean
@ConditionalOnMissingBean
public Client elasticsearchClient() { try { return createClient(); } catch (Exception ex) { throw new IllegalStateException(ex); } }

ElasticsearchTemplate、ElasticsearchConverter以及SimpleElasticsearchMappingContext在ElasticsearchDataAutoConfiguration自动化配置类里被构造：
 

@Bean
@ConditionalOnMissingBean
public ElasticsearchTemplate elasticsearchTemplate(Client client, ElasticsearchConverter converter) { try { return new ElasticsearchTemplate(client, converter); } catch (Exception ex) { throw new IllegalStateException(ex); } } @Bean @ConditionalOnMissingBean public ElasticsearchConverter elasticsearchConverter( SimpleElasticsearchMappingContext mappingContext) { return new MappingElasticsearchConverter(mappingContext); } @Bean @ConditionalOnMissingBean public SimpleElasticsearchMappingContext mappingContext() { return new SimpleElasticsearchMappingContext(); }

 需要注意的是这个bean被自动化配置类构造的前提是它们在Spring容器中并不存在。
 
Repository的调用过程
 
以自定义的TaskRepository的save方法为例，大致的执行流程如下所示：



SimpleElasticsearchRepository的save方法具体的分析在SpringData ES 关于字段名和索引中的列名字不一致导致的查询问题中分析过。

像自定义的Repository查询方法，或者Repository接口的自定义实现类的操作这些底层，可以去QueryExecutorMethodInterceptor中查看，大家有兴趣的可以自行查看源码。

http://spring4all.com/article/17

最近工作中使用了Spring Data Elasticsearch。发生它存在一个问题：

Document对应的POJO的属性跟es里面文档的字段名字不一样，这样Repository里面编写自定义的查询方法就会查询不出结果。

比如有个Person类，它有2个属性goodFace和goodAt。这2个属性在es的索引里对应的字段表为good_face和good_at：

Repository中的自定义查询：

方法findByGoodFace是查询不出结果的，而findByName是ok的。

为什么findByGoodFace不行而findByName可以呢，来探究一下。

Person类的name属性跟ES中的字段名是一模一样的，而goodFace字段在ES中的字段是good_face(因为我们使用了SnakeCaseStrategy策略)。

所以产生这个问题的原因在于ES中文档的字段名跟POJO中的字段名不统一造成的。

但是我们使用PersonRepository的save方法保存文档的时候属性和字段是可以对上的。

那为什么使用repository的save方法能对应上文档和字段，而自定义的find方法却不行呢？

ES是使用jackson来完成POJO到json的映射关系的。

在Person类上使用@JsonNaming注解完成POJO和json的映射，我们使用了SnakeCaseStrategy策略，这个策略会把属性从驼峰方式改成小写带下划线的方式。

比如goodAt属性映射的时候就会变成good_at，good_face变成good_face，name变成name。

Spring Data Elasticsearch把对ES的操作封装成了一个ElasticsearchOperations接口。比如queryForObject、queryForPage、count、queryForList方法。

ElasticsearchOperations接口目前有一个实现类ElasticsearchTemplate。

ElasticsearchTemplate内部有个ResultsMapper属性，这个ResultsMapper目前只有一个实现类DefaultResultMapper，DefaultResultMapper内部使用DefaultEntityMapper完成映射。DefaultEntityMapper是个EntityMapper接口的实现类，它的定义如下：

方法很明白：对象到json字符串的转换和json字符串倒对象的转换。

DefaultEntityMapper内部使用jackson的ObjectMapper完成。

自定义的Repository继承自ElasticsearchRepository，最后会使用代理映射成SimpleElasticsearchRepository。

SimpleElasticsearchRepository内部有个属性ElasticsearchOperations用于完成与ES的交互。

我们看下SimpleElasticsearchRepository的save方法：

save方法使用ResultsMapper完成了POJO到json的转换，所以save方法保存成功对应的文档数据：

自定义的findByGoodFace方法：

由于是Repository中的自定义方法，会被Spring Data通过代理进行构造，内部还是用了AOP，最终在QueryExecutorMethodInterceptor中并解析成ElasticsearchPartQuery这个RepositoryQuery接口的实现类，然后调用execute方法：

findByGoodFace方法是个集合查询，最终会调用ElasticsearchOperations的queryForList方法：

自定义的方法使用ElasticsearchQueryCreator去创建CriteriaQuery，内部做一些词法的分析，有了CriteriaQuery之后，使用CriteriaQueryProcessor基于Criteria构造了QueryBuilder，最后使用QueryBuilder去做rest请求得到es的查询结果。这些过程中是没有用到ResultsMapper，而只是用反射得到POJO的属性，只有在得到查询结果后才会用ResultsMapper去做映射。

如果出现了这种情况，解决方案目前有两种：

1.使用repository的search方法，参数可以是QueryBuilder或者SearchQuery

2.使用@Query注解

暂时发现这两种解决方法，不知还有否更好的解决方案。http://fangjian0423.github.io/2017/05/24/spring-data-es-query-problem/