Spring Security 6.x 系列（7）—— 源码分析之Builder设计模式

一、Builder设计模式

WebSecurity、HttpSecurity、AuthenticationManagerBuilder 都是框架中的构建者，把他们放到一起看看他们的共同特点：

查看AuthenticationManagerBuilder的继承结构图：

查看HttpSecurity的继承结构图：

查看WebSecurity的继承结构图：

可以看出他们都有这样一条继承树：

|- SecurityBuilder
	|- AbstractSecurityBuilder
		|- AbstractConfiguredSecurityBuilder

二、SecurityBuilder

/**
 * Interface for building an Object
 *
 * @param <O&gt; The type of the Object being built
 * @author Rob Winch
 * @since 3.2
 */
public interface SecurityBuilder<O> {

	/**
	 * Builds the object and returns it or null.
	 * @return the Object to be built or null if the implementation allows it.
	 * @throws Exception if an error occurred when building the Object
	 */
	O build() throws Exception;

}

SecurityBuilder是一个接口，当调用它的 build() 方法时，会创建一个对象。将要创建的对象类型由泛型 O 限制。这个接口是所有构造器的顶级接口，也是Spring Security 框架中使用Builder设计模式的基础接口。

三、AbstractSecurityBuilder

/**
 * A base {@link SecurityBuilder} that ensures the object being built is only built one
 * time.
 *
 * @param <O> the type of Object that is being built
 * @author Rob Winch
 *
 */
public abstract class AbstractSecurityBuilder<O> implements SecurityBuilder<O> {

	// 标记对象是否处于创建中
	private AtomicBoolean building = new AtomicBoolean();

	private O object;

	@Override
	public final O build() throws Exception {
		if (this.building.compareAndSet(false, true)) {
			// 对象的实际底构建过程再 doBuild() 方法中实现
			this.object = doBuild();
			return this.object;
		}
		throw new AlreadyBuiltException("This object has already been built");
	}

	/**
	 * 获取已生成的对象。如果尚未构建，则会引发异常。
	 * @return the Object that was built
	 */
	public final O getObject() {
		if (!this.building.get()) {
			throw new IllegalStateException("This object has not been built");
		}
		return this.object;
	}

	/**
	 * 子类需实现这个方法来执行对象构建。
	 * @return the object that should be returned by {@link #build()}.
	 * @throws Exception if an error occurs
	 */
	protected abstract O doBuild() throws Exception;

}

AbstractSecurityBuilder是SecurityBuilder的一个基础实现抽象类，提供构造器的基础流程和控制，能够确保对象O只被创建一次。

这个类很简单：

• 定义了一个原子操作的对象，用来标记当前对象是否处于构造中

  private AtomicBoolean building = new AtomicBoolean();
  

• 实现SecurityBuilder接口的 build() 方法。

  调用 doBuild() 方法完成构造，并且在调用 doBuild() 之前需要原子修改 building 为 true，只有修改成功才能执行 doBuild() 方法，这间接的保证了：对象只构造一次，确保构造的唯一性和原子性。

• 定义一个 getObject() 方法，方便获取构造的对象。

• 定义抽象方法 doBuild() ，加入模板模式，交给子类自行实现。

四、AbstractConfiguredSecurityBuilder

源码注释：
A base SecurityBuilder that allows SecurityConfigurer to be applied to it. This makes modifying the SecurityBuilder a strategy that can be customized and broken up into a number of SecurityConfigurer objects that have more specific goals than that of the SecurityBuilder.

一个基本的SecurityBuilder，允许将SecurityConfigurer应用于它。这使得修改SecurityBuilder的策略可以自定义并分解为许多SecurityConfigurer对象，这些对象具有比SecurityBuilder更具体的目标。

For example, a SecurityBuilder may build an DelegatingFilterProxy, but a SecurityConfigurer might populate the SecurityBuilder with the filters necessary for session management, form based login, authorization, etc.
请参阅:
WebSecurity
作者:
Rob Winch
类型形参:
<O> – The object that this builder returns 此构造器返回的对象
<B> – The type of this builder (that is returned by the base class) 此构造器的类型（由基类返回）

它继承自 AbstractSecurityBuilder ，在此之上又做了一些扩展。先来看看里面都有什么：

4.1 内部静态枚举类 BuildState

这个枚举类用来表示应用程序（构造器构造对象）的状态，代码相对简单，就不粘贴源码了。

枚举类中只有一个 int 类型的成员变量 order 表示状态编号:

• UNBUILT(0) ：未构造

  构造器的 build 方法被调用之前的状态

• INITIALIZING(1) ： 初始化中

  构造器的 build 方法第一次被调用，到所有 SecurityConfigurer 的 init 方法都被调用完这期间都是 INITIALIZING 状态

• CONFIGURING(2)： 配置中

  表示从所有的 SecurityConfigurer 的 init 方法都被调用完，直到所有 configure 方法都被调用

  意思就是所有配置器都初始化了，直到配置都被调用这段时间都时 CONFIGURING 状态

• BUILDING(3) ：对象构造中

  表示已经执行完所有的 SecurityConfigurer 的 configure 方法，到刚刚执行完 AbstractConfiguredSecurityBuilder 的 performBuild 方法这期间

  意思就是从将所有配置器的配置都配置完成开始，到构造完这个对象这段时间都是 BUILDING 状态

• BUILT(4) ：对象已经构造完成

  表示对象已经构造完成。

枚举类中还有两个方法：

• isInitializing：INITIALIZING状态时返回true

• isConfigured：大于等于 CONFIGURING 的时候返回 true

  也就是说配置器初始化完成时在构造器看来就算以配置状态了。

4.2 成员变量

private final Log logger = LogFactory.getLog(getClass());

private final LinkedHashMap<Class<? extends SecurityConfigurer<O, B>>, List<SecurityConfigurer<O, B>>> configurers = new LinkedHashMap<>();

private final List<SecurityConfigurer<O, B>> configurersAddedInInitializing = new ArrayList<>();

private final Map<Class<?>, Object> sharedObjects = new HashMap<>();

private final boolean allowConfigurersOfSameType;

private BuildState buildState = BuildState.UNBUILT;

private ObjectPostProcessor<Object> objectPostProcessor;

• configurers：所要应用到当前 SecurityBuilder 上的所有的 SecurityConfigurer。
• configurersAddedInInitializing：用于记录在初始化期间添加进来的 SecurityConfigurer。
• sharedObjects：共享对象。
• ObjectPostProcessor：由外部调用者提供，这是一个后置处理对象，在创建完对象后会用到这个后置处理对象。

4.3 构造方法

/***
 * Creates a new instance with the provided {@link ObjectPostProcessor}. This post
 * processor must support Object since there are many types of objects that may be
 * post processed.
 * @param objectPostProcessor the {@link ObjectPostProcessor} to use
 */
protected AbstractConfiguredSecurityBuilder(ObjectPostProcessor<Object> objectPostProcessor) {
	this(objectPostProcessor, false);
}

/***
 * Creates a new instance with the provided {@link ObjectPostProcessor}. This post
 * processor must support Object since there are many types of objects that may be
 * post processed.
 * @param objectPostProcessor the {@link ObjectPostProcessor} to use
 * @param allowConfigurersOfSameType if true, will not override other
 * {@link SecurityConfigurer}'s when performing apply
 */
protected AbstractConfiguredSecurityBuilder(ObjectPostProcessor<Object> objectPostProcessor,
		boolean allowConfigurersOfSameType) {
	Assert.notNull(objectPostProcessor, "objectPostProcessor cannot be null");
	this.objectPostProcessor = objectPostProcessor;
	this.allowConfigurersOfSameType = allowConfigurersOfSameType;
}

构造函数只对两个成员变量进行了赋值：

• objectPostProcessor：由外部调用者提供，这是一个后置处理对象，在创建完对象后会用到这个后置处理对象。

• allowConfigurersOfSameType：从源码可以看出，默认情况下 allowConfigurersOfSameType 是 false 。

  这个成员变量的含义:

  • true 表示允许相同类型的构造器，在应用配置器时不会覆盖相同类型的配。

4.4 方法

4.4.1 getOrBuild 方法

想要用构造器获取最终构造的对象时，需调用这个方法。

这个方法的逻辑很简单，调用 isUnbuilt() 方法判断对象创建状态是否未构建完成（ return buildState == BuildState.UNBUILT ）：

• 如果对象已经创建就直接返回已经构建好的对象，
• 否则调用构造器的 build() 方法构建对象并返回已构建完成的对象。

从刚才看到的父类 AbstractSecurityBuilder 代码中可以知道真正的构建过程是调用子类 doBuild() 方法完成的。

isUnbuilt() 方法中，对 configurers 成员变量加了锁（synchronized），保证获取到的构建完成状态时，对象真的已经构建好了。

/**
 * Similar to {@link #build()} and {@link #getObject()} but checks the state to
 * determine if {@link #build()} needs to be called first.
 * @return the result of {@link #build()} or {@link #getObject()}. If an error occurs
 * while building, returns null.
 */
public O getOrBuild() {
	if (!isUnbuilt()) {
		return getObject();
	}
	try {
		return build();
	}
	catch (Exception ex) {
		this.logger.debug("Failed to perform build. Returning null", ex);
		return null;
	}
}

/**
 * Determines if the object is unbuilt.
 * @return true, if unbuilt else false
 */
private boolean isUnbuilt() {
	synchronized (this.configurers) {
		return this.buildState == BuildState.UNBUILT;
	}
}

4.4.2 doBuild 方法

使用以下步骤对configurers执行生成：

/**
 * Executes the build using the {@link SecurityConfigurer}'s that have been applied
 * using the following steps:
 *
 * <ul>
 * <li>Invokes {@link #beforeInit()} for any subclass to hook into</li>
 * <li>Invokes {@link SecurityConfigurer#init(SecurityBuilder)} for any
 * {@link SecurityConfigurer} that was applied to this builder.</li>
 * <li>Invokes {@link #beforeConfigure()} for any subclass to hook into</li>
 * <li>Invokes {@link #performBuild()} which actually builds the Object</li>
 * </ul>
 */
@Override
protected final O doBuild() throws Exception {
	synchronized (this.configurers) {
		this.buildState = BuildState.INITIALIZING;
		beforeInit();
		init();
		this.buildState = BuildState.CONFIGURING;
		beforeConfigure();
		configure();
		this.buildState = BuildState.BUILDING;
		O result = performBuild();
		this.buildState = BuildState.BUILT;
		return result;
	}
}

• 构建过程对 configurers 加锁。
• 方法体中时构建对象的整个流程，包括状态变化。
• 构建过程大致分为构建器初始化 beforeInit()、init()，构建器配置 beforeConfigure()、configure()，构建对象 performBuild()。

构建过程对 configurers 加锁，也就意味着进入构建方法后 configurers 中的构建器应该都准备好了。这个时候如果再添加或者修改配置器都会失败。

4.4.3 beforeInit 方法 和 beforeConfigure 方法

这两个方法是抽象方法，由子类实现。子类通过覆盖这两个方法可以挂钩到对象构建的生命周期中，实现：在配置器（SecurityConfigurer）调用初始化方法或者配置方法之前做用户自定义的操作。

/**
 * Invoked prior to invoking each {@link SecurityConfigurer#init(SecurityBuilder)}
 * method. Subclasses may override this method to hook into the lifecycle without
 * using a {@link SecurityConfigurer}.
 */
protected void beforeInit() throws Exception {
}

/**
 * Invoked prior to invoking each
 * {@link SecurityConfigurer#configure(SecurityBuilder)} method. Subclasses may
 * override this method to hook into the lifecycle without using a
 * {@link SecurityConfigurer}.
 */
protected void beforeConfigure() throws Exception {
}

4.4.4 init 方法

@SuppressWarnings("unchecked")
private void init() throws Exception {
	Collection<SecurityConfigurer<O, B>> configurers = getConfigurers();
	for (SecurityConfigurer<O, B> configurer : configurers) {
		configurer.init((B) this);
	}
	for (SecurityConfigurer<O, B> configurer : this.configurersAddedInInitializing) {
		configurer.init((B) this);
	}
}

方法很简单功能很简单，就是遍历 configurers 和 configurersAddedInInitializing ，对里面存储的配置器进行初始化。

配置器初始化的详细内容到看配置器源码时在了解。

4.4.5 configure 方法

@SuppressWarnings("unchecked")
private void configure() throws Exception {
	Collection<SecurityConfigurer<O, B>> configurers = getConfigurers();
	for (SecurityConfigurer<O, B> configurer : configurers) {
		configurer.configure((B) this);
	}
}

private Collection<SecurityConfigurer<O, B>> getConfigurers() {
	List<SecurityConfigurer<O, B>> result = new ArrayList<>();
	for (List<SecurityConfigurer<O, B>> configs : this.configurers.values()) {
		result.addAll(configs);
	}
	return result;
}

遍历 configurers ，调用所有配置器的 configure(SecurityBuilder b) 方法对当前的构建器（this）进行配置。

配置器配置详细内容到看配置器源码时在了解。

4.4.6 performBuild 方法

这也是一个抽象方法，需要子类实现，完成对象的创建并返回。

4.4.7 apply 方法

/**
 * Applies a {@link SecurityConfigurerAdapter} to this {@link SecurityBuilder} and
 * invokes {@link SecurityConfigurerAdapter#setBuilder(SecurityBuilder)}.
 * @param configurer
 * @return the {@link SecurityConfigurerAdapter} for further customizations
 * @throws Exception
 */
@SuppressWarnings("unchecked")
public <C extends SecurityConfigurerAdapter<O, B>> C apply(C configurer) throws Exception {
	configurer.addObjectPostProcessor(this.objectPostProcessor);
	configurer.setBuilder((B) this);
	add(configurer);
	return configurer;
}

/**
 * Applies a {@link SecurityConfigurer} to this {@link SecurityBuilder} overriding any
 * {@link SecurityConfigurer} of the exact same class. Note that object hierarchies
 * are not considered.
 * @param configurer
 * @return the {@link SecurityConfigurerAdapter} for further customizations
 * @throws Exception
 */
public <C extends SecurityConfigurer<O, B>> C apply(C configurer) throws Exception {
	add(configurer);
	return configurer;
}

这个方法的作用是将 SecurityConfigurerAdapter （配置器的适配器）或者 SecurityConfigurer （配置器）应用到当前的构建器。这两个方法是相互重载的，他们最后都调用了 add(configurer) 方法，将配置器添加到构建器，方便构建时使用（初始，配置）。

关于 SecurityConfigurerAdapter 和 SecurityConfigurer 后面再详细了解。这里观察可以看出，他们实现了相同的接口，都可以作为add方法的参数。

而且 public <C extends SecurityConfigurerAdapter<O,B>> C apply(C configurer)throws Exception方法在6.2 版本标记为废弃。

4.4.8 add 方法

/**
 * Adds {@link SecurityConfigurer} ensuring that it is allowed and invoking
 * {@link SecurityConfigurer#init(SecurityBuilder)} immediately if necessary.
 * @param configurer the {@link SecurityConfigurer} to add
 */
@SuppressWarnings("unchecked")
private <C extends SecurityConfigurer<O, B>> void add(C configurer) {
	Assert.notNull(configurer, "configurer cannot be null");
	Class<? extends SecurityConfigurer<O, B>> clazz = (Class<? extends SecurityConfigurer<O, B>>) configurer
			.getClass();
	synchronized (this.configurers) {
		if (this.buildState.isConfigured()) {
			throw new IllegalStateException("Cannot apply " + configurer + " to already built object");
		}
		List<SecurityConfigurer<O, B>> configs = null;
		if (this.allowConfigurersOfSameType) {
			configs = this.configurers.get(clazz);
		}
		configs = (configs != null) ? configs : new ArrayList<>(1);
		configs.add(configurer);
		this.configurers.put(clazz, configs);
		if (this.buildState.isInitializing()) {
			this.configurersAddedInInitializing.add(configurer);
		}
	}
}

这个方法将配置器添加到一个map集合里面，这个map中以配置器的类名为 Key，以存放这个类型的配置器的 List 集合为 Value。

• 在执行添加操作时会对 configurers 加锁（synchronized ）。

• 通过构造方法中设置的 allowConfigurersOfSameType 值判断是否允许添加相同类型的配置器，如果是 true ，那么在添加之前会根据类名先从 map 中获取该类型配置器链表（List），如果获取到了就把要添加的配置器追加到后面，然后把追加了新配置器的List再放回到 map 里面，如果获取到 null ，接创建一个新的 List 来存放配置器。

• 添加配置器时，如果该构建器已经处于以配置状态（大于等于 CONFIGURING.order ），那么会抛出异常；如果该构建器已经处于 INITIALIZING 状态，那么久将这个适配器链表存放到 configurersAddedInInitializing 这个map中；否则将适配器链表存放到 configurers 这个 map 集合中。

遗留一个问题，没有看出来为什么要使用 configurersAddedInInitializing ，如果没有 configurersAddedInInitializing 这个设计会出现什么并发问题吗？

4.4.9 其他方法

剩下的方法都是一些get，set，remove 方法很好理解，不做多余追述。

代码007普通

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