5.AOP实现原理剖析

作者: faunjoe | 来源:发表于2018-07-03 16:19 被阅读0次

AOP简介

概念

切面（Aspect）：官方的抽象定义为“一个关注点的模块化，这个关注点可能会横切多个对象”。
连接点（Joinpoint）：程序执行过程中的某一行为。
通知（Advice）：“切面”对于某个“连接点”所产生的动作。
切入点（Pointcut）：匹配连接点的断言，在AOP中通知和一个切入点表达式关联。
目标对象（Target Object）：被一个或者多个切面所通知的对象。
AOP代理（AOP Proxy）在Spring AOP中有两种代理方式，JDK动态代理和CGLIB代理。

通知（Advice）类型

前置通知（Before advice）：在某连接点（JoinPoint）之前执行的通知，但这个通知不能阻止连接点前的执行。ApplicationContext中在<aop:aspect>里面使用<aop:before>元素进行声明。
后通知（After advice）：当某连接点退出的时候执行的通知（不论是正常返回还是异常退出）。ApplicationContext中在<aop:aspect>里面使用<aop:after>元素进行声明。
返回后通知（After return advice）：在某连接点正常完成后执行的通知，不包括抛出异常的情况。ApplicationContext中在<aop:aspect>里面使用<after-returning>元素进行声明。
环绕通知（Around advice）：包围一个连接点的通知，类似Web中Servlet规范中的Filter的doFilter方法。可以在方法的调用前后完成自定义的行为，也可以选择不执行。ApplicationContext中在<aop:aspect>里面使用<aop:around>元素进行声明。
抛出异常后通知（After throwing advice）：在方法抛出异常退出时执行的通知。 ApplicationContext中在<aop:aspect>里面使用<aop:after-throwing>元素进行声明。

切入点表达式：如execution(* com.spring.service..(..))

特点

1、降低模块之间的耦合度.
2、使系统容易扩展.
3、更好的代码复用.

动态AOP自定义标签

我之前的博客中有说到，如何自定义Spring标签的，以及自定义Spring标签的大概解析流程，其实这里的AOP的标签的定义也和之前的逻辑类似，先上时序图把：

时序图

image.png

流程说明

1）AOP标签的定义解析是从NamespaceHandlerSupport的实现类开始解析的，这个实现类就是AopNamespaceHandler。至于为什么会是从NamespaceHandlerSupport的实现类开始解析的，这个的话我想读者可以去在回去看看Spring自定义标签的解析流程，里面说的比较详细。

2）要启用AOP，我们一般会在Spring里面配置<aop:aspectj-autoproxy/> ，所以在配置文件中在遇到aspectj-autoproxy标签的时候我们会采用AspectJAutoProxyBeanDefinitionParser解析器

3）进入AspectJAutoProxyBeanDefinitionParser解析器后，调用AspectJAutoProxyBeanDefinitionParser已覆盖BeanDefinitionParser的parser方法，然后parser方法把请求转交给了AopNamespaceUtils的registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary去处理

4）进入AopNamespaceUtils的registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary方法后，先调用AopConfigUtils的registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary方法，里面在转发调用给registerOrEscalateApcAsRequired，注册或者升级AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator类。对于AOP的实现，基本是靠AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator去完成的，它可以根据@point注解定义的切点来代理相匹配的bean。

5）AopConfigUtils的registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary方法处理完成之后，接下来会调用useClassProxyingIfNecessary() 处理proxy-target-class以及expose-proxy属性。如果将proxy-target-class设置为true的话，那么会强制使用CGLIB代理，否则使用jdk动态代理，expose-proxy属性是为了解决有时候目标对象内部的自我调用无法实现切面增强。

6）最后的调用registerComponentIfNecessary方法，注册组建并且通知便于监听器做进一步处理。

创建AOP代理

上面说到AOP的核心逻辑是在AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator类里面实现，那么我们先来看看这个类的层次关系

image.png

我们可以看到这个类实现了BeanPostProcessor接口，那就意味着这个类在spring加载实例化前会调用postProcessAfterInitialization方法，对于AOP的逻辑也是由此开始的。

时序图

image.png

流程说明

1）spring 容器启动，每个bean的实例化之前都会先经过AbstractAutoProxyCreator类的postProcessAfterInitialization（）这个方法，然后接下来是调用wrapIfNecessary方法。

/**
     * Create a proxy with the configured interceptors if the bean is
     * identified as one to proxy by the subclass.
     * @see #getAdvicesAndAdvisorsForBean
     */
    public Object <strong>postProcessAfterInitialization</strong>(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if (bean != null) {
            Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
            if (!this.earlyProxyReferences.containsKey(cacheKey)) {
                return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
            }
        }
        return bean;
    }

2）进入wrapIfNecessary方法后，我们直接看重点实现逻辑的方法getAdvicesAndAdvisorsForBean，这个方法会提取当前bean 的所有增强方法，然后获取到适合的当前bean 的增强方法，然后对增强方法进行排序，最后返回。

/**
     * Wrap the given bean if necessary, i.e. if it is eligible for being proxied.
     * @param bean the raw bean instance
     * @param beanName the name of the bean
     * @param cacheKey the cache key for metadata access
     * @return a proxy wrapping the bean, or the raw bean instance as-is
     */
    protected Object wrapIfNecessary(Object bean, String beanName, Object cacheKey) {
        if (beanName != null && this.targetSourcedBeans.containsKey(beanName)) {
            return bean;
        }
        if (Boolean.FALSE.equals(this.advisedBeans.get(cacheKey))) {
            return bean;
        }
        if (isInfrastructureClass(bean.getClass()) || shouldSkip(bean.getClass(), beanName)) {
            this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
            return bean;
        }
 
        // Create proxy if we have advice.  
        Object[] specificInterceptors = <strong>getAdvicesAndAdvisorsForBean</strong>(bean.getClass(), beanName, null);
        if (specificInterceptors != DO_NOT_PROXY) {
            this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.TRUE);
            Object proxy = createProxy(bean.getClass(), beanName, specificInterceptors, new SingletonTargetSource(bean));
            this.proxyTypes.put(cacheKey, proxy.getClass());
            return proxy;
        }
 
        this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
        return bean;
    }

3）获取到当前bean的增强方法后，便调用createProxy方法，创建代理。先创建代理工厂proxyFactory，然后获取当前bean 的增强器advisors，把当前获取到的增强器添加到代理工厂proxyFactory，然后设置当前的代理工的代理目标对象为当前bean，最后根据配置创建JDK的动态代理工厂，或者CGLIB的动态代理工厂，然后返回proxyFactory

/**
     * Create an AOP proxy for the given bean.
     * @param beanClass the class of the bean
     * @param beanName the name of the bean
     * @param specificInterceptors the set of interceptors that is
     * specific to this bean (may be empty, but not null)
     * @param targetSource the TargetSource for the proxy,
     * already pre-configured to access the bean
     * @return the AOP proxy for the bean
     * @see #buildAdvisors
     */
    protected Object createProxy(
            Class<?> beanClass, String beanName, Object[] specificInterceptors, TargetSource targetSource) {
 
        ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();
        // Copy our properties (proxyTargetClass etc) inherited from ProxyConfig.
        proxyFactory.copyFrom(this);
 
        if (!shouldProxyTargetClass(beanClass, beanName)) {
            // Must allow for introductions; can't just set interfaces to
            // the target's interfaces only.
            Class<?>[] targetInterfaces = ClassUtils.getAllInterfacesForClass(beanClass, this.proxyClassLoader);
            for (Class<?> targetInterface : targetInterfaces) {
                proxyFactory.addInterface(targetInterface);
            }
        }
 
        Advisor[] advisors = buildAdvisors(beanName, specificInterceptors);
        for (Advisor advisor : advisors) {
            proxyFactory.addAdvisor(advisor);
        }
 
        proxyFactory.<strong>setTargetSource</strong>(targetSource);
        customizeProxyFactory(proxyFactory);
 
        proxyFactory.setFrozen(this.freezeProxy);
        if (advisorsPreFiltered()) {
            proxyFactory.setPreFiltered(true);
        }
 
        return proxyFactory.getProxy(this.proxyClassLoader);
    }

AOP动态代理执行

关于AOP的动态代理执行，有两种主要的方式JDK的动态代理和CGLIB的动态代理，如果对这两种代理不是很熟悉的话，建议先去看看我之前写的一篇博客 java代理（静态代理和jdk动态代理以及cglib代理）里面有介绍这两种代理的使用和实现方式。

接下来，我们先来看看AOP动态代理的实现选择方式，先上核心实现代码：

    public AopProxy createAopProxy(AdvisedSupport config) throws AopConfigException {
        if (config.isOptimize() || config.isProxyTargetClass() || hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(config)) {
            Class targetClass = config.getTargetClass();
            if (targetClass == null) {
                throw new AopConfigException("TargetSource cannot determine target class: " +
                        "Either an interface or a target is required for proxy creation.");
            }
            if (targetClass.isInterface()) {
                return new JdkDynamicAopProxy(config);
            }
            return CglibProxyFactory.createCglibProxy(config);
        }
        else {
            return new JdkDynamicAopProxy(config);
        }
    }

Spring JDK动态代理实现

在上面的第三步骤说道或根据用户的配置（例如是否配置了proxyTargetClass属性为true），选择创建的代理类型，这个的代理类型分两种实现，都是比较高效的，下面根据JDK的动态代理来说明AOP的执行，也是先上JdkDynamicAopProxy的核心代码invoke方法：

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throwsThrowable {
       MethodInvocation invocation = null;
       Object oldProxy = null;
       boolean setProxyContext = false;
 
       TargetSource targetSource = this.advised.targetSource;
       Class targetClass = null;
       Object target = null;
 
       try {
           //eqauls()方法，具目标对象未实现此方法
           if (!this.equalsDefined && AopUtils.isEqualsMethod(method)){
                return (equals(args[0])? Boolean.TRUE : Boolean.FALSE);
           }
 
           //hashCode()方法，具目标对象未实现此方法
           if (!this.hashCodeDefined && AopUtils.isHashCodeMethod(method)){
                return newInteger(hashCode());
           }
 
           //Advised接口或者其父接口中定义的方法,直接反射调用,不应用通知
           if (!this.advised.opaque &&method.getDeclaringClass().isInterface()
                    &&method.getDeclaringClass().isAssignableFrom(Advised.class)) {
                // Service invocations onProxyConfig with the proxy config...
                return AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(this.advised,method, args);
           }
 
           Object retVal = null;
 
           if (this.advised.exposeProxy) {
                // Make invocation available ifnecessary.
                oldProxy = AopContext.setCurrentProxy(proxy);
                setProxyContext = true;
           }
 
           //获得目标对象的类
           target = targetSource.getTarget();
           if (target != null) {
                targetClass = target.getClass();
           }
 
           //获取可以应用到此方法上的Interceptor列表
           List chain = this.advised.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(method,targetClass);
 
           //如果没有可以应用到此方法的通知(Interceptor)，此直接反射调用 method.invoke(target, args)
           if (chain.isEmpty()) {
                retVal = AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(target,method, args);
           } else {
                //创建MethodInvocation
                invocation = newReflectiveMethodInvocation(proxy, target, method, args, targetClass, chain);
                retVal = invocation.proceed();
           }
 
           // Massage return value if necessary.
           if (retVal != null && retVal == target &&method.getReturnType().isInstance(proxy)
                    &&!RawTargetAccess.class.isAssignableFrom(method.getDeclaringClass())) {
                // Special case: it returned"this" and the return type of the method
                // is type-compatible. Notethat we can't help if the target sets
                // a reference to itself inanother returned object.
                retVal = proxy;
           }
           return retVal;
       } finally {
           if (target != null && !targetSource.isStatic()) {
                // Must have come fromTargetSource.
               targetSource.releaseTarget(target);
           }
           if (setProxyContext) {
                // Restore old proxy.
                AopContext.setCurrentProxy(oldProxy);
           }
       }
    }

其实上面的注释也说的比较清楚，各个步骤执行的说明：
1）获取拦截器
2）判断拦截器链是否为空，如果是空的话直接调用切点方法
3）如果拦截器不为空的话那么便创建ReflectiveMethodInvocation类，把拦截器方法都封装在里面，也就是执行getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice方法

public List<Object> getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(Method method, Class targetClass) {
                   MethodCacheKeycacheKey = new MethodCacheKey(method);
                   List<Object>cached = this.methodCache.get(cacheKey);
                   if(cached == null) {
                            cached= this.advisorChainFactory.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(
                                               this,method, targetClass);
                            this.methodCache.put(cacheKey,cached);
                   }
                   returncached;
         }

4)其实实际的获取工作其实是由AdvisorChainFactory. getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice()这个方法来完成的，获取到的结果会被缓存，下面来分析下这个方法的实现：

/**
    * 从提供的配置实例config中获取advisor列表,遍历处理这些advisor.如果是IntroductionAdvisor,
    * 则判断此Advisor能否应用到目标类targetClass上.如果是PointcutAdvisor,则判断
    * 此Advisor能否应用到目标方法method上.将满足条件的Advisor通过AdvisorAdaptor转化成Interceptor列表返回.
    */
    publicList getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(Advised config, Methodmethod, Class targetClass) {
       // This is somewhat tricky... we have to process introductions first,
       // but we need to preserve order in the ultimate list.
       List interceptorList = new ArrayList(config.getAdvisors().length);
 
       //查看是否包含IntroductionAdvisor
       boolean hasIntroductions = hasMatchingIntroductions(config,targetClass);
 
       //这里实际上注册一系列AdvisorAdapter,用于将Advisor转化成MethodInterceptor
       AdvisorAdapterRegistry registry = GlobalAdvisorAdapterRegistry.getInstance();
 
       Advisor[] advisors = config.getAdvisors();
        for (int i = 0; i <advisors.length; i++) {
           Advisor advisor = advisors[i];
           if (advisor instanceof PointcutAdvisor) {
                // Add it conditionally.
                PointcutAdvisor pointcutAdvisor= (PointcutAdvisor) advisor;
                if(config.isPreFiltered() ||pointcutAdvisor.getPointcut().getClassFilter().matches(targetClass)) {
                    //TODO: 这个地方这两个方法的位置可以互换下
                    //将Advisor转化成Interceptor
                    MethodInterceptor[]interceptors = registry.getInterceptors(advisor);
 
                    //检查当前advisor的pointcut是否可以匹配当前方法
                    MethodMatcher mm =pointcutAdvisor.getPointcut().getMethodMatcher();
 
                    if (MethodMatchers.matches(mm,method, targetClass, hasIntroductions)) {
                        if(mm.isRuntime()) {
                            // Creating a newobject instance in the getInterceptors() method
                            // isn't a problemas we normally cache created chains.
                            for (intj = 0; j < interceptors.length; j++) {
                               interceptorList.add(new InterceptorAndDynamicMethodMatcher(interceptors[j],mm));
                            }
                        } else {
                            interceptorList.addAll(Arrays.asList(interceptors));
                        }
                    }
                }
           } else if (advisor instanceof IntroductionAdvisor){
                IntroductionAdvisor ia =(IntroductionAdvisor) advisor;
                if(config.isPreFiltered() || ia.getClassFilter().matches(targetClass)) {
                    Interceptor[] interceptors= registry.getInterceptors(advisor);
                    interceptorList.addAll(Arrays.asList(interceptors));
                }
           } else {
                Interceptor[] interceptors =registry.getInterceptors(advisor);
                interceptorList.addAll(Arrays.asList(interceptors));
           }
       }
       return interceptorList;
}

5）这个方法执行完成后，Advised中配置能够应用到连接点或者目标类的Advisor全部被转化成了MethodInterceptor.
6）接下来货到invoke方法中的proceed方法，我们再看下得到的拦截器链是怎么起作用的，也就是proceed方法的执行过程

public Object proceed() throws Throwable {
       //  We start with an index of -1and increment early.
       if (this.currentInterceptorIndex == this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers.size()- 1) {
           //如果Interceptor执行完了，则执行joinPoint
           return invokeJoinpoint();
       }
 
       Object interceptorOrInterceptionAdvice =
           this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers.get(++this.currentInterceptorIndex);
       
       //如果要动态匹配joinPoint
       if (interceptorOrInterceptionAdvice instanceof InterceptorAndDynamicMethodMatcher){
           // Evaluate dynamic method matcher here: static part will already have
           // been evaluated and found to match.
           InterceptorAndDynamicMethodMatcher dm =
                (InterceptorAndDynamicMethodMatcher)interceptorOrInterceptionAdvice;
           //动态匹配：运行时参数是否满足匹配条件
           if (dm.methodMatcher.matches(this.method, this.targetClass,this.arguments)) {
                //执行当前Intercetpor
                returndm.interceptor.invoke(this);
           }
           else {
                //动态匹配失败时,略过当前Intercetpor,调用下一个Interceptor
                return proceed();
           }
       }
       else {
           // It's an interceptor, so we just invoke it: The pointcutwill have
           // been evaluated statically before this object was constructed.
           //执行当前Intercetpor
           return ((MethodInterceptor) interceptorOrInterceptionAdvice).invoke(this);
       }
}

7）好了拦截器到这边就可以执行了，复杂的代理终于可以起到他的作用了

Spring CGLIB动态代理实现

由于CGLIB的动态代理代码量比较长，在这就不贴出来代码了，其实这两个代理的实现方式都差不多，都是创建方法调用链，不同的是jdk的动态代理创建的是
ReflectiveMethodInvocation调用链，而cglib创建的是CglibMethodInvocation。

5.AOP实现原理剖析

AOP简介

概念

通知（Advice）类型

特点

动态AOP自定义标签

时序图

流程说明

创建AOP代理

时序图

流程说明

AOP动态代理执行

Spring JDK动态代理实现

Spring CGLIB动态代理实现

相关文章

网友评论

延伸阅读

深度阅读

栏目导航

热点阅读