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8. 格式化器大一统 -- Spring的Formatter抽象

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本文字数： 11k 阅读时长 ≈ 10 分钟 本文作者：

你好，我是A哥(YourBatman)。

上篇文章 介绍了java.text.Format格式化体系，作为JDK 1.0就提供的格式化器，除了设计上存在一定缺陷，过于底层无法标准化对使用者不够友好，这都是对格式化器提出的更高要求。Spring作为Java开发的标准基建，本文就来看看它做了哪些补充。

本文提纲

版本约定

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

✍正文

在应用中（特别是web应用），我们经常需要将前端/Client端传入的字符串转换成指定格式/指定数据类型，同样的服务端也希望能把指定类型的数据按照指定格式 返回给前端/Client端，这种情况下Converter已经无法满足我们的需求了。为此，Spring提供了格式化模块专门用于解决此类问题。

首先可以从宏观上先看看spring-context对format模块的目录结构安排：

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public interface Formatter<T> extends Printer<T>, Parser<T> {

}

可以看到，该接口本身没有任何方法，而是聚合了另外两个接口Printer和Parser。

Printer&Parser

这两个接口是相反功能的接口。

  • Printer：格式化显示（输出）接口。将T类型转为String形式，Locale用于控制国际化
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    @FunctionalInterface
    public interface Printer<T> {
    	// 将Object写为String类型
    	String print(T object, Locale locale);
    }
  • Parser：解析接口。将String类型转到T类型，Locale用于控制国际化。
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    @FunctionalInterface
    public interface Parser<T> {
    	T parse(String text, Locale locale) throws ParseException;
    }

Formatter

格式化器接口，它的继承树如下：

由图可见，格式化动作只需关心到两个领域：

  • 时间日期领域
  • 数字领域（其中包括货币）

时间日期格式化

Spring框架从4.0开始支持Java 8，针对JSR 310日期时间类型的格式化专门有个包org.springframework.format.datetime.standard：

值得一提的是：在Java 8出来之前，Joda-Time是Java日期时间处理最好的解决方案，使用广泛，甚至得到了Spring内置的支持。现在Java 8已然成为主流，JSR 310日期时间API 完全可以 代替Joda-Time（JSR 310的贡献者其实就是Joda-Time的作者们）。因此joda库也逐渐告别历史舞台，后续代码中不再推荐使用，本文也会选择性忽略。

除了Joda-Time外，Java中对时间日期的格式化还需分为这两大阵营来处理：

Date类型

虽然已经2020年了（Java 8于2014年发布），但谈到时间日期那必然还是得有java.util.Date，毕竟积重难返。所以呢，Spring提供了DateFormatter用于支持它的格式化。

因为Date早就存在，所以DateFormatter是伴随着Formatter的出现而出现，@since 3.0

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// @since 3.0
public class DateFormatter implements Formatter<Date> {

	private static final TimeZone UTC = TimeZone.getTimeZone("UTC");
	private static final Map<ISO, String> ISO_PATTERNS;
	static {
		Map<ISO, String> formats = new EnumMap<>(ISO.class);
		formats.put(ISO.DATE, "yyyy-MM-dd");
		formats.put(ISO.TIME, "HH:mm:ss.SSSXXX");
		formats.put(ISO.DATE_TIME, "yyyy-MM-dd'T'HH:mm:ss.SSSXXX");
		ISO_PATTERNS = Collections.unmodifiableMap(formats);
	}
}

默认使用的TimeZone是UTC标准时区，ISO_PATTERNS代表ISO标准模版，这和@DateTimeFormat注解的iso属性是一一对应的。也就是说如果你不想指定pattern，可以快速通过指定ISO来实现。

另外，对于格式化器来说有这些属性你都可以自由去定制：

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DateFormatter：

	@Nullable
	private String pattern;
	private int style = DateFormat.DEFAULT;
	@Nullable
	private String stylePattern;
	@Nullable
	private ISO iso;
	@Nullable
	private TimeZone timeZone;

它对Formatter接口方法的实现如下：

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DateFormatter：

	@Override
	public String print(Date date, Locale locale) {
		return getDateFormat(locale).format(date);
	}

	@Override
	public Date parse(String text, Locale locale) throws ParseException {
		return getDateFormat(locale).parse(text);
	}

	// 根据pattern、ISO等等得到一个DateFormat实例
	protected DateFormat getDateFormat(Locale locale) { ... }

可以看到不管输入还是输出，底层依赖的都是JDK的java.text.DateFormat（实际为SimpleDateFormat），现在知道为毛上篇文章要先讲JDK的格式化体系做铺垫了吧，万变不离其宗。

因此可以认为，Spring为此做的事情的核心，只不过是写了个根据Locale、pattern、IOS等参数生成DateFormat实例的逻辑而已，属于应用层面的封装。也就是需要知晓getDateFormat()方法的逻辑，此部分逻辑绘制成图如下：

因此：pattern、iso、stylePattern它们的优先级谁先谁后，一看便知。

代码示例
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@Test
public void test1() {
    DateFormatter formatter = new DateFormatter();
    
    Date currDate = new Date();

    System.out.println("默认输出格式：" + formatter.print(currDate, Locale.CHINA));
    formatter.setIso(DateTimeFormat.ISO.DATE_TIME);
    System.out.println("指定ISO输出格式：" + formatter.print(currDate, Locale.CHINA));
    formatter.setPattern("yyyy-mm-dd HH:mm:ss");
    System.out.println("指定pattern输出格式：" + formatter.print(currDate, Locale.CHINA));
}

运行程序，输出：

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默认输出格式：2020-12-26
指定ISO输出格式：2020-12-26T13:06:52.921Z
指定pattern输出格式：2020-06-26 21:06:52

注意：ISO格式输出的时间，是存在时差问题的，因为它使用的是UTC时间，请稍加注意。

还记得本系列前面介绍的CustomDateEditor这个属性编辑器吗？它也是用于对String -> Date的转化，底层依赖也是JDK的DateFormat，但使用灵活度上没这个自由，已被抛弃/取代。

关于java.util.Date类型的格式化，在此，语重心长的号召一句：如果你是新项目，请全项目禁用Date类型吧；如果你是新代码，也请不要再使用Date类型，太拖后腿了。

JSR 310类型

JSR 310日期时间类型是Java8引入的一套全新的时间日期API。新的时间及日期API位于java.time中，此包中的是类是不可变且线程安全的。下面是一些关键类

  • Instant——代表的是时间戳（另外可参考Clock类）
  • LocalDate——不包含具体时间的日期，如2020-12-12。它可以用来存储生日，周年纪念日，入职日期等
  • LocalTime——代表的是不含日期的时间，如18:00:00
  • LocalDateTime——包含了日期及时间，不过没有偏移信息或者说时区
  • ZonedDateTime——包含时区的完整的日期时间还有时区，偏移量是以UTC/格林威治时间为基准的
  • Timezone——时区。在新API中时区使用ZoneId来表示。时区可以很方便的使用静态方法of来获取到

同时还有一些辅助类，如：Year、Month、YearMonth、MonthDay、Duration、Period等等。

从上图Formatter的继承树来看，Spring只提供了一些辅助类的格式化器实现，如MonthFormatter、PeriodFormatter、YearMonthFormatter等，且实现方式都是趋同的：

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class MonthFormatter implements Formatter<Month> {

	@Override
	public Month parse(String text, Locale locale) throws ParseException {
		return Month.valueOf(text.toUpperCase());
	}
	@Override
	public String print(Month object, Locale locale) {
		return object.toString();
	}

}

这里以MonthFormatter为例，其它辅助类的格式化器实现其实基本一样：

那么问题来了：Spring为毛没有给LocalDateTime、LocalDate、LocalTime这种更为常用的类型提供Formatter格式化器呢？

其实是这样的：JDK 8提供的这套日期时间API是非常优秀的，自己就提供了非常好用的java.time.format.DateTimeFormatter格式化器，并且设计、功能上都已经非常完善了。既然如此，Spring并不需要再重复造轮子，而是仅需考虑如何整合此格式化器即可。

整合DateTimeFormatter

为了完成“整合”，把DateTimeFormatter融入到Spring自己的Formatter体系内，Spring准备了多个API用于衔接。

  • DateTimeFormatterFactory

java.time.format.DateTimeFormatter的工厂。和DateFormatter一样，它支持如下属性方便你直接定制：

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DateTimeFormatterFactory：

	@Nullable
	private String pattern;
	@Nullable
	private ISO iso;
	@Nullable
	private FormatStyle dateStyle;
	@Nullable
	private FormatStyle timeStyle;
	@Nullable
	private TimeZone timeZone;


	// 根据定制的参数，生成一个DateTimeFormatter实例
	public DateTimeFormatter createDateTimeFormatter(DateTimeFormatter fallbackFormatter) { ... }

优先级关系二者是一致的：

  • pattern
  • iso
  • dateStyle/timeStyle

说明：一致的设计，可以给与开发者近乎一致的编程体验，毕竟JSR 310和Date表示的都是时间日期，尽量保持一致性是一种很人性化的设计考量。

  • DateTimeFormatterFactoryBean

顾名思义，DateTimeFormatterFactory用于生成一个DateTimeFormatter实例，而本类用于把生成的Bean放进IoC容器内，完成和Spring容器的整合。客气的是，它直接继承自DateTimeFormatterFactory，从而自己同时就具备这两项能力：

  1. 生成DateTimeFormatter实例
  2. 将该实例放进IoC容器

多说一句：虽然这个工厂Bean非常简单，但是它释放的信号可以作为编程指导：

  1. 一个应用内，对日期、时间的格式化尽量只存在1种模版规范。比如我们可以向IoC容器里扔进去一个模版，需要时注入进来使用即可
    1. 注意：这里指的应用内，一般不包含协议转换层使用的模版规范。如Http协议层可以使用自己单独的一套转换模版机制
  2. 日期时间模版不要在每次使用时去临时创建，而是集中统一创建好管理起来（比如放IoC容器内），这样维护起来方便很多

说明：DateTimeFormatterFactoryBean这个API在Spring内部并未使用，这是Spring专门给使用者用的，因为Spring也希望你这么去做从而把日期时间格式化模版管理起来

代码示例
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@Test
public void test1() {
    // DateTimeFormatterFactory dateTimeFormatterFactory = new DateTimeFormatterFactory();
    // dateTimeFormatterFactory.setPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

    // 执行格式化动作
    System.out.println(new DateTimeFormatterFactory("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").createDateTimeFormatter().format(LocalDateTime.now()));
    System.out.println(new DateTimeFormatterFactory("yyyy-MM-dd").createDateTimeFormatter().format(LocalDate.now()));
    System.out.println(new DateTimeFormatterFactory("HH:mm:ss").createDateTimeFormatter().format(LocalTime.now()));
    System.out.println(new DateTimeFormatterFactory("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").createDateTimeFormatter().format(ZonedDateTime.now()));
}

运行程序，输出：

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2020-12-26 22:44:44
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22:44:44
2020-12-26 22:44:44

说明：虽然你也可以直接使用DateTimeFormatter#ofPattern()静态方法得到一个实例，但是 若在Spring环境下使用它我还是建议使用Spring提供的工厂类来创建，这样能保证统一的编程体验，B格也稍微高点。

使用建议：以后对日期时间类型（包括JSR310类型）就不要自己去写原生的SimpleDateFormat/DateTimeFormatter了，建议可以用Spring包装过的DateFormatter/DateTimeFormatterFactory，使用体验更佳。

数字格式化

通过了上篇文章的学习之后，对数字的格式化就一点也不陌生了，什么数字、百分数、钱币等都属于数字的范畴。Spring提供了AbstractNumberFormatter抽象来专门处理数字格式化议题：

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public abstract class AbstractNumberFormatter implements Formatter<Number> {
	...
	@Override
	public String print(Number number, Locale locale) {
		return getNumberFormat(locale).format(number);
	}


	@Override
	public Number parse(String text, Locale locale) throws ParseException {
		// 伪代码，核心逻辑就这一句
		return getNumberFormat.parse(text, new ParsePosition(0));
	}

	// 得到一个NumberFormat实例
	protected abstract NumberFormat getNumberFormat(Locale locale);
	...
}

这和DateFormatter的实现模式何其相似，简直一模一样：底层实现依赖于（委托给）java.text.NumberFormat去完成。

此抽象类共有三个具体实现：

  • NumberStyleFormatter：数字格式化，如小数，分组等
  • PercentStyleFormatter：百分数格式化
  • CurrencyStyleFormatter：钱币格式化

数字格式化

NumberStyleFormatter使用NumberFormat的数字样式的通用数字格式化程序。可定制化参数为：pattern。核心源码如下：

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NumberStyleFormatter：

	@Override
	public NumberFormat getNumberFormat(Locale locale) {
		NumberFormat format = NumberFormat.getInstance(locale);
		...
		// 解析时，永远返回BigDecimal类型
		decimalFormat.setParseBigDecimal(true);
		// 使用格式化模版
		if (this.pattern != null) {
			decimalFormat.applyPattern(this.pattern);
		}
		return decimalFormat;
	}

代码示例：

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@Test
public void test2() throws ParseException {
    NumberStyleFormatter formatter = new NumberStyleFormatter();

    double myNum = 1220.0455;
    System.out.println(formatter.print(myNum, Locale.getDefault()));

    formatter.setPattern("#.##");
    System.out.println(formatter.print(myNum, Locale.getDefault()));

    // 转换
    // Number parsedResult = formatter.parse("1,220.045", Locale.getDefault()); // java.text.ParseException: 1,220.045
    Number parsedResult = formatter.parse("1220.045", Locale.getDefault());
    System.out.println(parsedResult.getClass() + "-->" + parsedResult);
}

运行程序，输出：

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1,220.045
1220.05

class java.math.BigDecimal-->1220.045
  1. 可通过setPattern()指定数字格式化的模版（一般建议显示指定）
  2. parse()方法返回的是BigDecimal类型，从而保证了数字精度

百分数格式化

PercentStyleFormatter表示使用百分比样式去格式化数字。核心源码（其实是全部源码）如下：

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PercentStyleFormatter：

	@Override
	protected NumberFormat getNumberFormat(Locale locale) {
		NumberFormat format = NumberFormat.getPercentInstance(locale);
		if (format instanceof DecimalFormat) {
			((DecimalFormat) format).setParseBigDecimal(true);
		}
		return format;
	}

这个就更简单啦，pattern模版都不需要指定。代码示例：

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@Test
public void test3() throws ParseException {
    PercentStyleFormatter formatter = new PercentStyleFormatter();

    double myNum = 1220.0455;
    System.out.println(formatter.print(myNum, Locale.getDefault()));

    // 转换
    // Number parsedResult = formatter.parse("1,220.045", Locale.getDefault()); // java.text.ParseException: 1,220.045
    Number parsedResult = formatter.parse("122,005%", Locale.getDefault());
    System.out.println(parsedResult.getClass() + "-->" + parsedResult);
}

运行程序，输出：

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122,005%
class java.math.BigDecimal-->1220.05

百分数的格式化不能指定pattern，差评。

钱币格式化

使用钱币样式格式化数字，使用java.util.Currency来描述货币。代码示例：

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@Test
public void test3() throws ParseException {
    CurrencyStyleFormatter formatter = new CurrencyStyleFormatter();

    double myNum = 1220.0455;
    System.out.println(formatter.print(myNum, Locale.getDefault()));

    System.out.println("--------------定制化--------------");
    // 指定货币种类（如果你知道的话）
    // formatter.setCurrency(Currency.getInstance(Locale.getDefault()));
    // 指定所需的分数位数。默认是2
    formatter.setFractionDigits(1);
    // 舍入模式。默认是RoundingMode#UNNECESSARY
    formatter.setRoundingMode(RoundingMode.CEILING);
    // 格式化数字的模版
    formatter.setPattern("#.#¤¤");

    System.out.println(formatter.print(myNum, Locale.getDefault()));

    // 转换
    // Number parsedResult = formatter.parse("￥1220.05", Locale.getDefault());
    Number parsedResult = formatter.parse("1220.1CNY", Locale.getDefault());
    System.out.println(parsedResult.getClass() + "-->" + parsedResult);
}

运行程序，输出：

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￥1,220.05
--------------定制化--------------
1220.1CNY
class java.math.BigDecimal-->1220.1

值得关注的是：这三个实现在Spring 4.2版本之前是“耦合”在一起。直到4.2才拆开，职责分离。

✍总结

本文介绍了Spring的Formatter抽象，让格式化器大一统。这就是Spring最强能力：API设计、抽象、大一统。

Converter可以从任意源类型，转换为任意目标类型。而Formatter则是从String类型转换为任务目标类型，有点类似PropertyEditor。可以感觉出Converter是Formater的超集，实际上在Spring中Formatter是被拆解成PrinterConverter和ParserConverter，然后再注册到ConverterRegistry，供后续使用。

关于格式化器的注册中心、注册员，这就是下篇文章内容喽，欢迎保持持续关注。

♨本文思考题♨

看完了不一定懂，看懂了不一定记住，记住了不一定掌握。来，文末3个思考题帮你复盘：

  1. Spring为何没有针对JSR310时间类型提供专用转换器实现？
  2. Spring内建众多Formatter实现，如何管理？
  3. 格式化器Formatter和转换器Converter是如何整合到一起的？

♚声明♚

本文所属专栏：Spring类型转换，公号后台回复专栏名即可获取全部内容。

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  • 本文标题： 《8. 格式化器大一统 -- Spring的Formatter抽象》
  • 本文作者： A哥(YourBatman)
  • 发布时间： 2021-01-11 06:18:06
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