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Spring 框架学习（四）：AOP
概述
AOP 是 Aspect Oriented Programming （面向切面编程）的简称，维基百科对 AOP 的描述如下：
Aspect 是一种新的模块化机制，用来描述分散在对象、类或函数中的横切关注点。从关注点中分离出横切关注点是面向切面的程序设计的核心概念。分离关注点使得解决特定领域问题的代码从业务逻辑中独立出来，业务逻辑代码中不再含有针对特定领域问题代码的调用，业务领域同特定领域问题的关系通过切面来封装、维护，这样原本分散在整个应用程序中的变动就可以很好地管理起来。
由 AOP 联盟定义的 AOP 体系结构如下图所示：
AOP 联盟定义的 AOP 体系结构
AOP 体系结构分为从上到下、从使用到实现的三层结构。最高层是语言和开发环境，可以看到几个重要的概念：
- 基础，可以视为待增强对象，或者说目标对象。
- 切面，是对基础的增强应用。
- 配置，负责衔接基础和切面。把基础和切面结合起来，从而完成切面对目标对象的编织实现。
第二个层次是为语言和开发环境提供支持的，在这个层次可以看到 AOP 框架的高层实现，主要包括配置和编织实现两部分内容。
最底层是编织的具体实现模块，是为 AOP 提供技术支持的各种技术：反射、程序预处理、拦截器框架、元数据处理。
对于 Spring 平台来说，AOP 是 Spring 框架的核心功能模块之一。AOP 与 IoC 容器的结合使用，为应用开发和 Spring 自身功能的扩展都提供了许多便利。下面先简单介绍一下 Spring AOP 的几个概念：
- Advice 通知：定义在连接点做什么，为切面增强提供织入接口，相当于 AOP 体系结构中的“切面”。
- Pointcut 切点：决定 Advice 通知应该作用于哪个连接点，也就是通过 Pointcut 来定义需要增强的方法的集合，集合的选取按照一定规则来完成。这个待增强的方法集合相当于 AOP 体系结构中的“基础”。
- Advisor 通知器：负责把 Advice 和 Pointcut 结合起来，相当于 AOP 体系结构中的“配置”。
与 IoC 容器的衔接
在 AopNamespaceHandler 里，注册了对 aspectj-autoproxy 标签的解析类 AspectJAutoProxyBeanDefinitionParser。
public class AopNamespaceHandler extends NamespaceHandlerSupport {
public void init() {
// In 2.0 XSD as well as in 2.1 XSD.
registerBeanDefinitionParser("config", new ConfigBeanDefinitionParser());
registerBeanDefinitionParser("aspectj-autoproxy", new AspectJAutoProxyBeanDefinitionParser());
registerBeanDefinitionDecorator("scoped-proxy", new ScopedProxyBeanDefinitionDecorator());
// Only in 2.0 XSD: moved to context namespace as of 2.1
registerBeanDefinitionParser("spring-configured", new SpringConfiguredBeanDefinitionParser());
}
}
AspectJAutoProxyBeanDefinitionParser 类实现了 BeanDefinitionParser 接口，在其 parse 方法中注册了 AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator 类。
class AspectJAutoProxyBeanDefinitionParser implements BeanDefinitionParser {
public BeanDefinition parse(Element element, ParserContext parserContext) {
AopNamespaceUtils.registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(parserContext, element);
extendBeanDefinition(element, parserContext);
return null;
}
}
public abstract class AopConfigUtils {
public static BeanDefinition registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(BeanDefinitionRegistry registry, Object source) {
return registerOrEscalateApcAsRequired(AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator.class, registry, source);
}
}
AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator 类实现了 BeanPostProcessor 接口，当 Spring 加载 Bean 时，会在实例化后调用其 postProcessAfterInitialization 方法
// 位于父类 AbstractAutoProxyCreator
public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
if (bean != null) {
Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
if (!this.earlyProxyReferences.contains(cacheKey)) {
// 进行代理
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}
}
return bean;
}
protected Object wrapIfNecessary(Object bean, String beanName, Object cacheKey) {
// 部分特殊类，不做代理，直接返回
if (this.targetSourcedBeans.contains(beanName)) {
return bean;
}
if (this.nonAdvisedBeans.contains(cacheKey)) {
return bean;
}
if (isInfrastructureClass(bean.getClass()) || shouldSkip(bean.getClass(), beanName)) {
this.nonAdvisedBeans.add(cacheKey);
return bean;
}
// 根据 class 获取对应的增强类 advice
Object[] specificInterceptors = getAdvicesAndAdvisorsForBean(bean.getClass(), beanName, null);
if (specificInterceptors != DO_NOT_PROXY) {
this.advisedBeans.add(cacheKey);
// 创建代理
Object proxy = createProxy(bean.getClass(), beanName, specificInterceptors, new SingletonTargetSource(bean));
this.proxyTypes.put(cacheKey, proxy.getClass());
return proxy;
}
this.nonAdvisedBeans.add(cacheKey);
return bean;
}
getAdvicesAndAdvisorsForBean 方法获取用户定义的 Advice，createProxy 方法负责创建代理，createProxy 主要是由 ProxyFactory 类创建代理。
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)) {
// 如果使用接口代理，则设置代理接口
Class<?>[] targetInterfaces = ClassUtils.getAllInterfacesForClass(beanClass, this.proxyClassLoader);
for (Class<?> targetInterface : targetInterfaces) {
proxyFactory.addInterface(targetInterface);
}
}
// 根据 advice 创建 advisor
Advisor[] advisors = buildAdvisors(beanName, specificInterceptors);
for (Advisor advisor : advisors) {
proxyFactory.addAdvisor(advisor);
}
// 设置要代理的类
proxyFactory.setTargetSource(targetSource);
// 定制代理，默认是一个空方法，子类可实现，面向未来设计
customizeProxyFactory(proxyFactory);
proxyFactory.setFrozen(this.freezeProxy);
if (advisorsPreFiltered()) {
proxyFactory.setPreFiltered(true);
}
return proxyFactory.getProxy(this.proxyClassLoader);
}
代理工厂 ProxyFactory
具体创建代理使用的 ProxyFactory 类，在设置了 advisor、targetInterface、targetSource 等之后，调用 getProxy 方法生成代理。
public Object getProxy(ClassLoader classLoader) {
return createAopProxy().getProxy(classLoader);
}
// 位于基类 ProxyCreatorSupport 中
protected final synchronized AopProxy createAopProxy() {
if (!this.active) {
activate();
}
return getAopProxyFactory().createAopProxy(this);
}
// AopProxyFactory 目前只有一个实现类 DefaultAopProxyFactory
public AopProxyFactory getAopProxyFactory() {
return this.aopProxyFactory;
}
在 getProxy 方法中，首先要调用 createAopProxy 创建代理类，createAopProxy 最终调用 DefaultAopProxyFactory 来创建代理：
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);
}
if (!cglibAvailable) {
throw new AopConfigException(
"Cannot proxy target class because CGLIB2 is not available. " +
"Add CGLIB to the class path or specify proxy interfaces.");
}
return CglibProxyFactory.createCglibProxy(config);
}
else {
return new JdkDynamicAopProxy(config);
}
}
private static class CglibProxyFactory {
public static AopProxy createCglibProxy(AdvisedSupport advisedSupport) {
return new Cglib2AopProxy(advisedSupport);
}
}
createAopProxy 中根据一些信息来决定使用 JDK 代理 JdkDynamicAopProxy，还是 Cglib 代理 Cglib2AopProxy？
- 如果目标类是接口，则使用 JDK 动态代理。
- 如果配置了 < aop:aspectj-autoproxy proxy-target-class="true"> 则优先使用 Cglib 代理。
- 如果采用激进优化策略，则使用 Cglib 代理。
- 如果目标类没有实现接口，则是以 Cglib 代理。
AopProxy 实现
在上面提到的 JdkDynamicAopProxy 和 Cglib2AopProxy 都是 AopProxy 接口的子类，这两个类分别负责调用 JDK 动态代理和 Cglib 代理来生成代理类。
public interface AopProxy {
// 创建代理
Object getProxy();
// 使用指定的 classLoader 创建代理
Object getProxy(ClassLoader classLoader);
}
JdkDynamicAopProxy 代理类
JdkDynamicAopProxy 实现了 AopProxy 接口，getProxy 方法中，主要是调用了 Proxy.newProxyInstance 方法来生成代理。
final class JdkDynamicAopProxy implements AopProxy, InvocationHandler, Serializable {
public Object getProxy() {
return getProxy(ClassUtils.getDefaultClassLoader());
}
public Object getProxy(ClassLoader classLoader) {
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Creating JDK dynamic proxy: target source is " + this.advised.getTargetSource());
}
// 要代理的接口集合
Class[] proxiedInterfaces = AopProxyUtils.completeProxiedInterfaces(this.advised);
findDefinedEqualsAndHashCodeMethods(proxiedInterfaces);
return Proxy.newProxyInstance(classLoader, proxiedInterfaces, this);
}
}
Proxy.newProxyInstance 有三个参数：classLoader、代理接口集合、InvocationHandler。第三个参数的值为 this，因为 JdkDynamicAopProxy 同时也是实现了 InvocationHandler 接口，该接口有一个 invoke 方法，负责调用增强方法和目标方法。具体 Proxy.newProxyInstance 是如何生成代理的，可以看看这篇文章：深度剖析JDK动态代理机制。
public interface InvocationHandler {
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
throws Throwable;
}
final class JdkDynamicAopProxy implements AopProxy, InvocationHandler, Serializable {
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
MethodInvocation invocation;
Object oldProxy = null;
boolean setProxyContext = false;
TargetSource targetSource = this.advised.targetSource;
Class targetClass = null;
Object target = null;
try {
// equals 方法处理
if (!this.equalsDefined && AopUtils.isEqualsMethod(method)) {
return equals(args[0]);
}
// hashCode 方法处理
if (!this.hashCodeDefined && AopUtils.isHashCodeMethod(method)) {
return hashCode();
}
if (!this.advised.opaque && method.getDeclaringClass().isInterface() &&
method.getDeclaringClass().isAssignableFrom(Advised.class)) {
// Service invocations on ProxyConfig with the proxy config...
return AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(this.advised, method, args);
}
Object retVal;
if (this.advised.exposeProxy) {
// Make invocation available if necessary.
oldProxy = AopContext.setCurrentProxy(proxy);
setProxyContext = true;
}
// May be null. Get as late as possible to minimize the time we "own" the target,
// in case it comes from a pool.
target = targetSource.getTarget();
if (target != null) {
targetClass = target.getClass();
}
// 获取当前方法的拦截器链
List<Object> chain = this.advised.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(method, targetClass);
// 如果拦截器链为空则直接调用
if (chain.isEmpty()) {
retVal = AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(target, method, args);
}
else {
// 将拦截器链和目标类等进行封装，并调用 proceed 执行
invocation = new ReflectiveMethodInvocation(proxy, target, method, args, targetClass, chain);
retVal = invocation.proceed();
}
if (retVal != null && retVal == target && method.getReturnType().isInstance(proxy) &&
!RawTargetAccess.class.isAssignableFrom(method.getDeclaringClass())) {
// 处理特殊情况
retVal = proxy;
}
return retVal;
}
finally {
if (target != null && !targetSource.isStatic()) {
targetSource.releaseTarget(target);
}
if (setProxyContext) {
// Restore old proxy.
AopContext.setCurrentProxy(oldProxy);
}
}
}
}
Cglib2AopProxy 代理类
Cglib2AopProxy 也是类似的，实现了 AopProxy 方法，在 getProxy 中使用 Cglib 的 Enhancer 来生成了代理类。
final class Cglib2AopProxy implements AopProxy, Serializable {
public Object getProxy(ClassLoader classLoader) {
try {
Class rootClass = this.advised.getTargetClass();
Assert.state(rootClass != null, "Target class must be available for creating a CGLIB proxy");
Class proxySuperClass = rootClass;
if (ClassUtils.isCglibProxyClass(rootClass)) {
proxySuperClass = rootClass.getSuperclass();
Class[] additionalInterfaces = rootClass.getInterfaces();
for (Class additionalInterface : additionalInterfaces) {
this.advised.addInterface(additionalInterface);
}
}
// 校验，final 类不可被代理
validateClassIfNecessary(proxySuperClass);
// 创建并设置 Enhancer...
Enhancer enhancer = createEnhancer();
if (classLoader != null) {
enhancer.setClassLoader(classLoader);
if (classLoader instanceof SmartClassLoader &&
((SmartClassLoader) classLoader).isClassReloadable(proxySuperClass)) {
enhancer.setUseCache(false);
}
}
enhancer.setSuperclass(proxySuperClass);
enhancer.setStrategy(new UndeclaredThrowableStrategy(UndeclaredThrowableException.class));
enhancer.setInterfaces(AopProxyUtils.completeProxiedInterfaces(this.advised));
enhancer.setInterceptDuringConstruction(false);
Callback[] callbacks = getCallbacks(rootClass);
// 设置拦截器
enhancer.setCallbacks(callbacks);
enhancer.setCallbackFilter(new ProxyCallbackFilter(
this.advised.getConfigurationOnlyCopy(), this.fixedInterceptorMap, this.fixedInterceptorOffset));
Class[] types = new Class[callbacks.length];
for (int x = 0; x < types.length; x++) {
types[x] = callbacks[x].getClass();
}
enhancer.setCallbackTypes(types);
// 创建代理类
Object proxy;
if (this.constructorArgs != null) {
proxy = enhancer.create(this.constructorArgTypes, this.constructorArgs);
}
else {
proxy = enhancer.create();
}
return proxy;
}
catch (CodeGenerationException ex) {
throw new AopConfigException("Could not generate CGLIB subclass of class [" +
this.advised.getTargetClass() + "]: " +
"Common causes of this problem include using a final class or a non-visible class",
ex);
}
catch (IllegalArgumentException ex) {
throw new AopConfigException("Could not generate CGLIB subclass of class [" +
this.advised.getTargetClass() + "]: " +
"Common causes of this problem include using a final class or a non-visible class",
ex);
}
catch (Exception ex) {
// TargetSource.getTarget() failed
throw new AopConfigException("Unexpected AOP exception", ex);
}
}
}
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