源码分析：Spring是如何实现AOP的？

2022-07-09 本文已影响0人愿天堂没有BUG

什么是AOP

AOP(Aspect Oriented Programming)，即面向切面编程，是Spring框架中的一个核心内容，主要目的是对业务逻辑进行隔离，让业务代码更加关注于实现功能，降低耦合度

举个例子，AOP的典型使用场景就是日志和安全，比如我们要记录一段代码的执行时间，很容易想到的方法就是在执行的开始处打印一个时间，在执行的结尾处再打印一个时间，两个时间相减就是代码真正的执行时间。

但这样会有一个问题，就是假如我有很多这样的方法需要统计执行时间，难道我每一个方法都要去加这个时间打印吗？

AOP可以解决这样的问题，它通过配置的方式可以实现对类的增强，在不改动原有方法的基础上进行功能的增强

这样的话，不管有多少个地方需要统计执行时间，我们都可以轻松的实现，下面来看一下AOP的原理

Spring AOP的原理

Spring AOP的实现原理是Java的动态代理

动态代理，说的是在程序运行期间动态的为目标类创建一个代理类，从而实现为目标类额外添加一些功能的目的

下面用一张图来说明一下

请原谅我的画图技术 ^ _ ^

从IOC容器中获取普通对象时，容器会创建一个对象的实例并返回

从IOC容器中获取一个需要被增强的对象时，会创建两个对象：代理对象、目标对象，我们实际调用的是代理对象，由代理对象再调用目标对象

想想为啥会多出一个代理对象？

上面提到AOP的指职是要实现在类上增加一些额外的功能，那么在不修改目标类的情况下，就会生成一个代理类，这个代理类相当于对目标类进行了一层包装，它包含目标类的所有功能并且还额外的新增了一些功能点

反正原理就是这么个原理~~~

AOP中几个重要的概念

在介绍这些概念之前，我们先想一个问题，假如让你来设计AOP，你应该怎么实现？

首先，我们知道AOP的主要用途是在不改变目标类的情况下，对目标类添加一些额外的功能进行增强，主要原理是使用动态代理来动态的生成代理对象，在代理对象中添加额外的功能

那么，我们要生成代理对象，肯定需要搞清楚几个问题

我需要对谁生成代理对象（目标对象）

哪些地方可以让我来添加额外的功能（连接点）

实际我需要添加额外功能的点（切点）

我需要在目标对象执行之前或之后来添加额外的功能（增强）

以上问题可以表述为AOP里面几个重要的概念

Joint point（连接点），表示程序中明确定义的点，比如方法调用、成员访问、异常处理这些点都是AOP可以织入的点

Pointcut（切点），表示AOP具体需要织入的点，也就是从Joint point（连接点）中过滤出来的一些点

Advice（增强），表示我要对需要强入的点做什么操作，它通过 before、after 和 around 来区别是在每个 joint point 之前、之后还是代替执行的代码

Target（目标对象），需要增强的具体对象

Weaving（织入），将额外的功能添加到目标对象的过程

Aspect（切面），PointCut和Advice的组合

Advice类型：

before advice 在 join point 前被执行的 advice

after return advice 在join point 正常返回后执行的 advice

after throwing advice 当一个 join point 抛出异常后执行的 advice

after(final) advice 无论一个 join point 是正常退出还是发生了异常, 都会被执行的 advice.

around advice 在 join point 前和 joint point 退出后都执行的 advice. 这个是最常用的 advice

introduction 可以为原有的对象增加新的属性和方法

理解了这些概念，才能对AOP有全面的认识

看个例子吧

1、定义两个接口

2、实现

3、定义切面

@Aspect@Componentpublic class UserAspectJ {@Before("execution(* org.kxg.springDemo.aop.UserService.login(..)) || execution(* org.kxg.springDemo.aop.WechatUserService.login(..))") public void mark(){System.out.println("登录之前记录一下时间"); }}

从这里可以看出来，我们对接口和普通类都做了增强处理

4、使用自动配置的加载类

5、测试一下

publicclassAopMain{publicstaticvoidmain(String[] args){ AnnotationConfigApplicationContext context =newAnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class); UserService appUserService = context.getBean("appUserService",UserService.class); WechatUserService wechatUserService = context.getBean("wechatUserService",WechatUserService.class); OrderService orderService = context.getBean("appOrderService",OrderService.class); appUserService.login(); wechatUserService.login(); orderService.commitOrder(); }}

运行结果：

可以看出来，在执行APP用户登录和微信用户登录之前，执行了我们切面中的mark方法，因为我们定义的是前置通知（@Before），会在目标方法之前执行

下面我们通过源码的角度来看一下Spirng AOP是如何实现的

Spring AOP是如何实现的

我们都知道AOP的实现方法是动态代理，就是在程序运行期间动态的为目标类创建代理，从而实现目标类的增强

Java的动态代理有两种实现方式：

JDK的动态代理

CGlib动态代理

这两种动态代理的主要区别：

JDK是通过代理类跟目标类实现同一个接口来实现代理的

CGlib是通过继承目标类来实现代理的

一个是实现接口，一个是类继承

从上面的例子可以看出来，Spring对于接口和普通类都可以实现AOP增强，那Spring在实现AOP的时候到底是用的JDK动态代理，还是CGlib动态代理呢？

官方给出的解释是，对实现了接口的类进行增强时使用JDK的动态代理，普通类的增强使用CGlib

下面我们来看一下是不是如官方所说

AppUserService是实现了接口的类，使用的是JDK动态代理

WechatUserService是个普通类，使用的是CBLIB动态代理

既然CGLIB可以实现普通类的增强，那它必然也是支持实现了接口的类的增强，因为实现了接口的类也是普通类

我们只要修改一个参数，就可以实现全部使用CGLIB动态代理

proxyTargetClass = true 表示所有类都使用CGLIB动态代理，我们修改参数后，运行结果如下图所示

可以看出来，AppUserService是实现了接口的类，默认情况下是使用JDK动态代理，当把@EnableAspectJAutoProxy注解的proxyTargetClass属性改为true时，所有类都使用CBLIB动态代理

下面我们来具体跟一下代码，看看Spring是如何实现AOP的

首先我们还是从入口处开始

当从Spring IOC容器中获取对象时，假如对象需要进行AOP增强，就会生成代理对象，所以我们从getBean方法入手，getBean就是从容器中获取对象

从Spring容器中获取对象的过程，这里就不再详细展开了，我们只看主要的方法

//AbstractAutowireCapableBeanFactory(类名)protectedObjectinitializeBean(finalStringbeanName, finalObjectbean,@NullableRootBeanDefinition mbd) {if(System.getSecurityManager() !=null) {AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction) () -> {invokeAwareMethods(beanName, bean);returnnull;}, getAccessControlContext());}else{invokeAwareMethods(beanName, bean);}ObjectwrappedBean = bean;if(mbd ==null|| !mbd.isSynthetic()) {wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);}try{invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);}catch(Throwable ex) {thrownewBeanCreationException((mbd !=null? mbd.getResourceDescription() :null),beanName,"Invocation of init method failed", ex);}if(mbd ==null|| !mbd.isSynthetic()) {wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);}returnwrappedBean;}

从方法名就可以看出来，initializeBean方法主要是用来做Bean初始化的，在初始化之后有一个后处理的方法

applyBeanPostProcessorsAfterInitialization

这个方法就是用来处理动态代理的

//AbstractAutowireCapableBeanFactory(类名)publicObjectapplyBeanPostProcessorsAfterInitialization(ObjectexistingBean,StringbeanName)throws BeansException {Objectresult = existingBean;for(BeanPostProcessor processor : getBeanPostProcessors()) {Objectcurrent = processor.postProcessAfterInitialization(result, beanName);if(current ==null) {returnresult;}result = current;}returnresult;}

//AbstractAutoProxyCreator(类名)publicObjectpostProcessAfterInitialization(@NullableObjectbean,StringbeanName) {if(bean !=null) {ObjectcacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);if(this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {returnwrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);}}returnbean;}

//AbstractAutoProxyCreator(类名)protectedObject wrapIfNecessary(Object bean, String beanName, Object cacheKey) {if(StringUtils.hasLength(beanName) &&this.targetSourcedBeans.contains(beanName)) {returnbean;}if(Boolean.FALSE.equals(this.advisedBeans.get(cacheKey))) {returnbean;}if(isInfrastructureClass(bean.getClass()) || shouldSkip(bean.getClass(), beanName)) {this.advisedBeans.put(cacheKey,Boolean.FALSE);returnbean;}//注意看这里的注释：这里就是创建代理对象的地方，如果有AOP的advice就创建代理对象// Create proxy if we have advice.Object[] specificInterceptors = getAdvicesAndAdvisorsForBean(bean.getClass(), beanName,null);if(specificInterceptors != DO_NOT_PROXY) {this.advisedBeans.put(cacheKey,Boolean.TRUE);//这里进行代理对象的创建Object proxy = createProxy(bean.getClass(), beanName, specificInterceptors, new SingletonTargetSource(bean));this.proxyTypes.put(cacheKey, proxy.getClass());returnproxy;}this.advisedBeans.put(cacheKey,Boolean.FALSE);returnbean;}

//AbstractAutoProxyCreator(类名)protectedObject createProxy(Class beanClass,@NullableString beanName,@NullableObject[] specificInterceptors, TargetSource targetSource) {if(this.beanFactory instanceof ConfigurableListableBeanFactory) {AutoProxyUtils.exposeTargetClass((ConfigurableListableBeanFactory)this.beanFactory, beanName, beanClass);}ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();proxyFactory.copyFrom(this);if(!proxyFactory.isProxyTargetClass()) {if(shouldProxyTargetClass(beanClass, beanName)) {proxyFactory.setProxyTargetClass(true);}else{evaluateProxyInterfaces(beanClass, proxyFactory);}}Advisor[] advisors = buildAdvisors(beanName, specificInterceptors);proxyFactory.addAdvisors(advisors);proxyFactory.setTargetSource(targetSource);customizeProxyFactory(proxyFactory);proxyFactory.setFrozen(this.freezeProxy);if(advisorsPreFiltered()) {proxyFactory.setPreFiltered(true);}returnproxyFactory.getProxy(getProxyClassLoader());}

publicObjectgetProxy(@NullableClassLoader classLoader) {returncreateAopProxy().getProxy(classLoader);}

这里可以看到，获取代理对象的具体实现有两种，分别对应的是JDK的动态代理和CGLIB的动态代理

//JdkDynamicAopProxy(类名)publicObject getProxy(@NullableClassLoader classLoader) {if(logger.isTraceEnabled()) {logger.trace("Creating JDK dynamic proxy: "+this.advised.getTargetSource());}Class[] proxiedInterfaces = AopProxyUtils.completeProxiedInterfaces(this.advised,true);findDefinedEqualsAndHashCodeMethods(proxiedInterfaces);//JDK动态代理创建代理对象returnProxy.newProxyInstance(classLoader, proxiedInterfaces,this);}

//CglibAopProxy(类名)publicObject getProxy(@NullableClassLoader classLoader) {if(logger.isTraceEnabled()) {logger.trace("Creating CGLIB proxy: "+this.advised.getTargetSource());}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);}}// Validate the class, writing log messages as necessary.validateClassIfNecessary(proxySuperClass, classLoader);// Configure CGLIB 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.setInterfaces(AopProxyUtils.completeProxiedInterfaces(this.advised));enhancer.setNamingPolicy(SpringNamingPolicy.INSTANCE);enhancer.setStrategy(new ClassLoaderAwareUndeclaredThrowableStrategy(classLoader));Callback[] callbacks = getCallbacks(rootClass);Class[] types = new Class[callbacks.length];for(int x =0; x < types.length; x++) {types[x] = callbacks[x].getClass();}// fixedInterceptorMap only populated at this point, after getCallbacks call aboveenhancer.setCallbackFilter(new ProxyCallbackFilter(this.advised.getConfigurationOnlyCopy(),this.fixedInterceptorMap,this.fixedInterceptorOffset));enhancer.setCallbackTypes(types);// Generate the proxy class and create a proxy instance.returncreateProxyClassAndInstance(enhancer, callbacks);}catch(CodeGenerationException | IllegalArgumentException ex) {thrownew AopConfigException("Could not generate CGLIB subclass of "+this.advised.getTargetClass() +": Common causes of this problem include using a final class or a non-visible class",ex);}catch(Throwable ex) {// TargetSource.getTarget() failedthrownew AopConfigException("Unexpected AOP exception", ex);}}

protectedObject createProxyClassAndInstance(Enhancer enhancer, Callback[] callbacks) {enhancer.setInterceptDuringConstruction(false);enhancer.setCallbacks(callbacks);//CGLIB创建代理对象实例return(this.constructorArgs !=null&&this.constructorArgTypes !=null?enhancer.create(this.constructorArgTypes,this.constructorArgs) :enhancer.create());}

至此两种类型的动态代理对象都创建好了，从Spring容器中获取对象时，返回的就是代理的对象，我们在代理对象中额外添加的功能也就可以生效了

现在来整体梳理一下整个SpringAop的具体流程

Spirng会把类装载到IOC容器中

当需要创建对象时，会直接从IOC容器中获取

从IOC容器中获取对象时，发现对象需要进行增强时就会生成代理对象，将增强部分生成到代理类中

实际业务中调用的是增强后的代理对象，由代理对象再去调用目标对象，代理对象相当于做了一层包装

总结一下

AOP是Spring框架中的一个核心内容，主要目的是对业务逻辑进行隔离，让业务代码更加关注于实现功能，降低耦合度

Spring AOP的实现原理是Java的动态代理

Java的动态代理有两种实现方式

JDK动态代理

CGLIB动态代理