SpringBoot2.x基础篇：探索配置文件中随机数的实现方式

随机数的使用你是不是经常用到？我们在进行运行SpringBoot单元测试时一般不会指定应用程序启动时的端口号，可以在application.properties文件内配置server.port的值为${random.int(10000)}，代表了随机使用0~10000的端口号。

既然这种方式使用这么方便，那你知道${random.int}是通过什么方式实现的吗？

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概述

配置文件方式

在我们分析源码之前，我们先来看看${random.xxx}具体提供了哪几种的随机配置。

int随机数

使用${random.int}方式配置，结果从int的最大值、最小值中间产生，int的最小值为-2147483648，最大值为2147483647，配置如下所示：

server:
  port: ${random.int}

int范围随机数

使用${random.int(10000)}方式配置，这种方式我们可以指定随机数的最大值，当然不能超过2147483647，配置如下所示：

server:
  port: ${random.int(10000)}

注意事项：${random.int(10000)}随机数的值将会在0~10000之间产生，配置的最大值必须为正整数，

如果需要指定随机数的最小值，可以使用${random.int[100,200]}方式配置，这样只会从100~200之间产生随机数（包括最小值，不包括最大值）。

long随机数

使用${random.long}方式配置，结果会从long的最大值、最小值中间产生，long的最小值为-9223372036854775808，最大值为9223372036854775807，配置方式如下所示：

config:
  longValue: ${random.long}

long范围随机数

使用${random.long(10000)}方式配置，我们可以指定0~9223372036854775807之间的任意数值作为随机的最大上限，配置方式如下所示：

config:
  maxLongValue: ${random.long(102400)}

如果需要指定最小值，可以使用${random.long[1024,2048]}方式配置，这样只会从1024~2048中产生随机数（包括最小值，不包括最大值）。

uuid随机数

uuid因为它的唯一性，应该是我们平时开发中比较常用到的。

SpringBoot也为我们考虑到了这一点，我们只需要使用${random.uuid}就可以获得一个随机的uuid字符串，配置方式如下所示：

config:
  uuid: ${random.uuid}

@Value方式

如果在我们在编码中需要用到随机数的生成，${random}是支持注入使用的，主要还是因为它的实现继承自PropertySource。

我们可以在Spring IOC所管理的类内直接使用@Value注解进行注入使用，如下所示：

/**
 * 随机生成uuid字符串
 */
@Value("${random.uuid}")
private String uuid;
/**
 * 随机生成0~1000的正整数
 */
@Value("${random.int(1000)}")
private int maxInt;
/**
 * 随机生成0~102400的long类型数值
 */
@Value("${random.long(102400)}")
private long maxLong;

源码解析

我们之所以可以这么方便的使用随机数，都归功于SpringBoot为我们提供了一个名为RandomValuePropertySource的PropertySource实现类，该实现类位于org.springframework.boot.env包内，该类部分源码如下所示：

/**
 * {@link PropertySource} that returns a random value for any property that starts with
 * {@literal "random."}. Where the "unqualified property name" is the portion of the
 * requested property name beyond the "random." prefix, this {@link PropertySource}
 * ...
 */
public class RandomValuePropertySource extends PropertySource<Random> {

  private static final String PREFIX = "random.";

  private static final Log logger = LogFactory.getLog(RandomValuePropertySource.class);

  @Override
  public Object getProperty(String name) {
    // 仅处理random.开头的配置
    if (!name.startsWith(PREFIX)) {
      return null;
    }
    if (logger.isTraceEnabled()) {
      logger.trace("Generating random property for '" + name + "'");
    }
    // 获取数据数，将random.后的内容作为类型参数传递到getRandomValue方法
    return getRandomValue(name.substring(PREFIX.length()));
  }
  
  private Object getRandomValue(String type) {
    // 处理random.int类型的随机数
    if (type.equals("int")) {
      return getSource().nextInt();
    }
    // 处理random.long类型的随机数
    if (type.equals("long")) {
      return getSource().nextLong();
    }
    // 处理random.int(100)类型的随机数
    String range = getRange(type, "int");
    if (range != null) {
      // 生成有范围的int类型随机数
      return getNextIntInRange(range);
    }
    // 处理random.long(1024)类型的随机数
    range = getRange(type, "long");
    if (range != null) {
      // 生成有范围的long类型随机数
      return getNextLongInRange(range);
    }
    // 处理random.uuid类型的随机数
    if (type.equals("uuid")) {
      // 生成随机的uuid返回
      return UUID.randomUUID().toString();
    }
    // 默认返回随机字节
    return getRandomBytes();
  }

  private String getRange(String type, String prefix) {
    if (type.startsWith(prefix)) {
      int startIndex = prefix.length() + 1;
      if (type.length() > startIndex) {
        return type.substring(startIndex, type.length() - 1);
      }
    }
    return null;
  }

  private int getNextIntInRange(String range) {
    String[] tokens = StringUtils.commaDelimitedListToStringArray(range);
    int start = Integer.parseInt(tokens[0]);
    if (tokens.length == 1) {
      return getSource().nextInt(start);
    }
    return start + getSource().nextInt(Integer.parseInt(tokens[1]) - start);
  }

  private long getNextLongInRange(String range) {
    String[] tokens = StringUtils.commaDelimitedListToStringArray(range);
    if (tokens.length == 1) {
      return Math.abs(getSource().nextLong() % Long.parseLong(tokens[0]));
    }
    long lowerBound = Long.parseLong(tokens[0]);
    long upperBound = Long.parseLong(tokens[1]) - lowerBound;
    return lowerBound + Math.abs(getSource().nextLong() % upperBound);
  }
}

当我们使用${random.xxx}这种方式获取随机数时，无论是配置文件方式还是@Value方式都会通过org.springframework.boot.env.RandomValuePropertySource#getProperty方法来获取对应类型的随机数。

注意事项：RandomValuePropertySource在继承PropertySource时泛型类型为Random，java.util.Random类内包含了全部的随机生成逻辑，该类由java提供，有兴趣可以研究下源码。

总结

SpringBoot内的配置都是通过ConfigurablePropertyResolver属性配置解析器来获取的，而该类的实例化在AbstractEnvironment内，我们通过AbstractEnvironment#getProperty(java.lang.String)方法可以获取由多个PropertySource实现类提供的属性配置。