Spring AOP介绍及源码分析

1、AOP介绍

举个例子来讲明一下吧！如今系统中有不少的业务方法，如上传产品信息、修改产品信息、发布公司库等；如今须要对这些方法的执行作性能监控，看每一个业务方法的执行时间；在不改变原业务代码的基础上，也许咱们会这么作：

Offer接口：

Offer实现：

Offer代理：

咱们要经过下面的方式来使用：

上面的例子的输出为：

上面的例子中，OfferProxy实现了IOffer，而全部的业务实现均委托给其成员offer；能够想像，这应该就是最简单的AOP的实现了；但这种方式会存在一个问题：若是有很是多的这种业务对象须要性能监控，咱们就须要写一样多的XyzProxy来知足需求，这也是很是巨大的工做量。

上面说到了代理，咱们先看看代理模式吧！

 2、代理模式及实现

下面是代理模式的类图：

代理模式类图

代理模式中，存在一个称为ProxyObject的代理对象和RealObject的真实对象，它们都实现了相同的接口；在调用的地方持有ProxyObject的实例，当调用request()方法时，ProxyObject能够在执行RealObject.request()先后作一些特定的业务，甚至不调用RealObject.request()方法。

目前实现代理模式的方式有两种：基于JDK的动态代理和基于CGLIB字节码的代理。

2.1 JDK动态代理

JDK动态代理，顾名思义，是基于JDK的反射(reflect)机制；在JDK中，提供了InvocationHandler这个接口，下面是JDK里面的注释：

 

InvocationHandler is the interface implemented by the invocation handler of a proxy instance.

Each proxy instance has an associated invocation handler. When a method is invoked on a proxy instance, the method invocation is encoded and dispatched to the invoke method of its invocation handler.

 

简单翻译，意思是说：该接口由被代理对象的handler所实现；当调用代理对象的方法时，该方法调用将被编码，而后交给代理对象的invoke方法去执行；

是否是有一种豁然开朗的感受呢？没错，答案就在你心中。

这样，上面的代码就能够改为下面的实现方式：

调用端：

经过这种方式，你不须要为针对每个业务写一个代理对象，就能够很轻松地完成你的需求；但也许你已经注意到了，JDK的动态代理，在建立代理对象(上面红色代码部分)时，被代理的对象须要实现接口(即面向接口编程)；

这就是JDK的动态代理，简单吧！下面看看CGLIB代理方式。

2.2 CGLIB代理

若是目标对象没有实现任何接口，那怎么办呢？不用担忧，你能够用CGLIB来实现代理：

调用端：

使用CGLIB建立的代理对象，其实就是继承了要代理的目标类，而后对目标类中全部非final方法进行覆盖，但在覆盖方法时会添加一些拦截代码(上面CglibProxyFactory类中的intercept方法)。

下面看看Spring中是如何实现AOP的。

 

3、Spring AOP的实现

 

3.1 Spring AOP的几个概念

Spring AOP中的几个基本概念，每次学习AOP都被这几个概念折腾的很不爽，咱们在这里再把这几个概念描述一遍，力争把这几个概念搞清，在每次review这块内容的时候能够很快上手。

1. 切面(Aspect)：切面就是一个关注点的模块化，如事务管理、日志管理、权限管理等；
   
2. 链接点(Joinpoint)：程序执行时的某个特定的点，在Spring中就是一个方法的执行；
   
3. 通知(Advice)：通知就是在切面的某个链接点上执行的操做，也就是事务管理、日志管理等；
   
4. 切入点(Pointcut)：切入点就是描述某一类选定的链接点，也就是指定某一类要织入通知的方法；
   
5. 目标对象(Target)：就是被AOP动态代理的目标对象；
   

用一张图来形象地表达AOP的概念及其关系以下：

 

3.2 Spring AOP中切入点、通知、切面的实现

理解了上面的几个概念后，咱们分别来看看Spring AOP是如何实现这些概念的；

1. 切入点(Pointcut)：它定义了哪些链接点须要被织入横切逻辑；在Java中，链接点对应哪些类(接口)的方法。所以，咱们都能猜到，所谓的切入点，就是定义了匹配哪些娄的哪些方法的一些规则，能够是静态的基于类(方法)名的值匹配，也能够是基于正则表达式的模式匹配。来看看Spring AOP Pointcut相关的类图：
   

在Pointcut接口的定义中，也许你已经想到了，ClassFilter是类过滤器，它定义了哪些类名须要拦截；典型的两个实现类为TypePatternClassFilter和TrueClassFilter(全部类均匹配)；而MethodMatcher为方法匹配器，定义哪些方法须要拦截。

在上面的类图中：

• StaticMethodMatch与DynamicMethodMatch的区别是后者在运行时会依据方法的参数值进行匹配。
  
• NameMatchMethodPointCut根据指定的mappedNames来匹配方法。
  
• AbstractRegexpMethodPointCut根据正则表达式来匹配方法。
  

1. 通知(Advice)：通知定义了具体的横切逻辑。在Spring中，存在两种类型的Advice，即per-class和per-instance的Advice。
   

所谓per-class，即该类型的Advice只提供方法拦截，不会为目标对象保存任何状态或者添加新的特性，它也是咱们最多见的Advice。下面是per-class的类图：

• BeforeAdvice：在链接点前执行的横切逻辑。
  
• AfterReturningAdvice：在链接点执行后，再执行横切逻辑。
  
• AfterAdvice：通常由程序本身实现，当抛出异常后，执行横切逻辑。
  
• AroundAdvice：Spring AOP中并无提供这个接口，而是采用了AOP Alliance的MethodInteceptor接口；经过看AfterReturningAdvice的源码咱们知道，它是不能更改链接点所在方法的返回值的(更改引用)；但使用的MethodInteceptor，全部的事情，都不在话下。
  

在上面的类图中，还有两种类没有介绍，那就是***AdviceAdapter和***AdviceInteceptor，咱们以AfterReturningAdviceInterceptor为例来讲明：

该类实现了MethodInterceptor和AfterAdvice接口，同时构造函数中还有一个AfterReturningAdvice实例的参数；这个类存在的做用是为了什么呢？对，没错，Spring AOP把全部的Advice都适配成了MethodInterceptor，统一的好处是方便后面横切逻辑的执行(参看下一节)，适配的工做即由***AdviceAdapter完成；

哈哈，Spring AOP的代码也不过如此嘛：所谓的AfterReturningAdvice，经过适配成MethodInterceptor后，其实就是在invoke方法中，先执行目标对象的方法，再执行的AfterReturningAdvice所定义的横切逻辑。你如今明白它为何不能修改返回值的引用了吧？

对于per-instance的Advice，目前只有一种实现，就是Introduction，使用的场景比较少，有兴趣的同窗能够本身研究一下，呵呵！

1. 切面(Aspect)：在Spring中，Advisor就是切面；但与一般的Aspect不一样的是，Advisor一般只有一个Pointcut和一个Advice，而Aspect则能够包含多个Pointcut和多个Advice，所以Advisor是一种特殊的Aspect。但，这已经够用了！
   

接下来看下per-class Advisor的类图：

其实没有什么好看的，前面已经说过，Advisor包含一个Pointcut和一个Advisor；在AbstractGenericPointcutAdvisor中，持有一个Advice的引用；下面的几个实现，均是针对前面提到的几种不一样的Pointcut的实现。

 

3.3 Spring AOP实现的基本线索

咱们选择ProxyFactoryBean做为入口点和分析的开始。ProxyFactoryBean是在Spring IoC环境中，建立AOP应用的最底层方法，从中，能够看到一条实现AOP的基本线索。

全部的逻辑从如下的方法开始,咱们主要针对单例的代理对象的生成：

下面咱们深刻到SpringAOP核心代码的内部，看看代理对象的生成机制，拦截器横切逻辑以及织入的实现。

 

3.4  代理对象的生成

对于getSingletonInstance()方法返回了什么，这就是代理对象如何产生的逻辑了，然咱们须根溯源，看看传说中的proxy究竟是如何一步一步的产生的。

ProxyFactoryBean是AdvisedSupport的子类，Spring使用AopProxy接口把AOP代理的实现与框架的其余部分分离开来。在AdvisedSupport中经过这样的方式来获得AopProxy,固然这里须要获得AopProxyFactory的帮助 ，从JDK或者cglib中获得想要的代理对象：

这个DefaultAopProxyFactory是Spring用来生成AopProxy的地方，它包含JDK和Cglib两种实现方式。让我接着往里面看：

能够看到其中的代理对象能够由JDK或者Cglib来生成，JdkDynamicAopProxy类和Cglib2AopProxy都实现的是AopProxy的接口，咱们进入JdkDynamicAopProxy实现中看看Proxy是怎样生成的：

用Proxy包装target以后，经过ProxyFactoryBean获得对其方法的调用就被Proxy拦截了， ProxyFactoryBean的getObject()方法获得的其实是一个Proxy了，target对象已经被封装了。对 ProxyFactoryBean这个工厂bean而言，其生产出来的对象是封装了目标对象的代理对象。

 

3.5 拦截器的做用

前面分析了SpringAOP实现中获得Proxy对象的过程，接下来咱们去探寻Spring AOP中拦截器链是怎样被调用的，也就是Proxy模式是怎样起做用的。
还记得在JdkDynamicAopProxy中生成Proxy对象的时候，有一句这样的代码吗？

return Proxy.newProxyInstance(classLoader, proxiedInterfaces, this);

这里咱们的JdkDynamicAopProxy实现了InvocationHandler这个接口，this参数对应的是InvocationHandler对象,也就是说当 Proxy对象的函数被调用的时候，InvocationHandler的invoke方法会被做为回调函数调用：

上面所说的目标对象方法的调用，是经过AopUtils的方法调用，使用反射机制来对目标对象的方法进行的：

接下来，咱们来看具体的ReflectiveMethodInvocation中proceed()方法的实现，也就是拦截器链的实现机制：

从上面的分析咱们看到了Spring AOP拦截机制的基本实现，好比Spring怎样获得Proxy，怎样利用JAVA Proxy以及反射机制对用户定义的拦截器链进行处理。

 

3.6 织入的实现

在上面调用拦截器的时候，通过一系列的注册，适配的过程之后，拦截器在拦截的时候，会调用到预置好的一个通知适配器，设置通知拦截器，这是一系列Spring设计好为通知服务的类的一个，是最终完成通知拦截和实现的地方，例如对 MethodBeforeAdviceInterceptor的实现是这样的：

能够看到通知适配器将advice适配成Interceptor之后，会调用advice的before方法去执行横切逻辑。这样就成功的完成了before通知的织入。