Spring AOP的实现原理

做者简介

彬哥，目前任职于饿了么，从事饿了么物流侧核心系统的开发工做，喜好钻研各类技术，用技术解决实际问题。

AOP（Aspect Orient Programming），咱们通常称为面向方面（切面）编程，做为面向对象的一种补充，用于处理系统中分布于各个模块的横切关注点，好比事务管理、日志、缓存等等。AOP实现的关键在于AOP框架自动建立的AOP代理，AOP代理主要分为静态代理和动态代理，静态代理的表明为AspectJ；而动态代理则以Spring AOP为表明。本文会分别对AspectJ和Spring AOP的实现进行分析和介绍。

使用AspectJ的编译时加强实现AOP

以前提到，AspectJ是静态代理的加强，所谓的静态代理就是AOP框架会在编译阶段生成AOP代理类，所以也称为编译时加强。

举个实例的例子来讲。首先咱们有一个普通的Hello类

public class Hello {
    public void sayHello() {
        System.out.println("hello");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Hello h = new Hello();
        h.sayHello();
    }
}
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使用AspectJ编写一个Aspect

public aspect TxAspect {
    void around():call(void Hello.sayHello()){
        System.out.println("开始事务 ...");
        proceed();
        System.out.println("事务结束 ...");
    }
}
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这里模拟了一个事务的场景，相似于Spring的声明式事务。使用AspectJ的编译器编译

ajc -d . Hello.java TxAspect.aj
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编译完成以后再运行这个Hello类，能够看到如下输出

开始事务 ...
hello
事务结束 ...
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显然，AOP已经生效了，那么究竟AspectJ是如何在没有修改Hello类的状况下为Hello类增长新功能的呢？

查看一下编译后的Hello.class

public class Hello {
    public Hello() {
    }

    public void sayHello() {
        System.out.println("hello");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Hello h = new Hello();
        sayHello_aroundBody1$advice(h, TxAspect.aspectOf(), (AroundClosure)null);
    }
}
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能够看到，这个类比原来的Hello.java多了一些代码，这就是AspectJ的静态代理，它会在编译阶段将Aspect织入Java字节码中， 运行的时候就是通过加强以后的AOP对象。

public void ajc$around$com_listenzhangbin_aop_TxAspect$1$f54fe983(AroundClosure ajc$aroundClosure) {
        System.out.println("开始事务 ...");
        ajc$around$com_listenzhangbin_aop_TxAspect$1$f54fe983proceed(ajc$aroundClosure);
        System.out.println("事务结束 ...");
    }
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从Aspect编译后的class文件能够更明显的看出执行的逻辑。proceed方法就是回调执行被代理类中的方法。

使用Spring AOP

与AspectJ的静态代理不一样，Spring AOP使用的动态代理，所谓的动态代理就是说AOP框架不会去修改字节码，而是在内存中临时为方法生成一个AOP对象，这个AOP对象包含了目标对象的所有方法，而且在特定的切点作了加强处理，并回调原对象的方法。

Spring AOP中的动态代理主要有两种方式，JDK动态代理和CGLIB动态代理。JDK动态代理经过反射来接收被代理的类，而且要求被代理的类必须实现一个接口。JDK动态代理的核心是InvocationHandler接口和Proxy类。

若是目标类没有实现接口，那么Spring AOP会选择使用CGLIB来动态代理目标类。CGLIB（Code Generation Library），是一个代码生成的类库，能够在运行时动态的生成某个类的子类，注意，CGLIB是经过继承的方式作的动态代理，所以若是某个类被标记为final，那么它是没法使用CGLIB作动态代理的。

为了验证以上的说法，能够作一个简单的测试。首先测试实现接口的状况。

定义一个接口

public interface Person {
    String sayHello(String name);
}
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实现类

@Component
public class Chinese implements Person {

    @Timer
    @Override
    public String sayHello(String name) {
        System.out.println("-- sayHello() --");
        return name + " hello, AOP";
    }

    public void eat(String food) {
        System.out.println("我正在吃：" + food);
    }

}
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这里的@Timer注解是我本身定义的一个普通注解，用来标记Pointcut。

定义Aspect

@Aspect
@Component
public class AdviceTest {

    @Pointcut("@annotation(com.listenzhangbin.aop.Timer)")
    public void pointcut() {
    }

    @Before("pointcut()")
    public void before() {
        System.out.println("before");
    }
}
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运行

@SpringBootApplication
@RestController
public class SpringBootDemoApplication {

    //这里必须使用Person接口作注入
    @Autowired
    private Person chinese;

    @RequestMapping("/test")
    public void test() {
        chinese.sayHello("listen");
        System.out.println(chinese.getClass());
    }

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringBootDemoApplication.class, args);
    }
}
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输出

before
-- sayHello() --
class com.sun.proxy.$Proxy53
复制代码

能够看到类型是com.sun.proxy.$Proxy53，也就是前面提到的Proxy类，所以这里Spring AOP使用了JDK的动态代理。

再来看看不实现接口的状况，修改Chinese类

@Component
public class Chinese {

    @Timer
// @Override
    public String sayHello(String name) {
        System.out.println("-- sayHello() --");
        return name + " hello, AOP";
    }

    public void eat(String food) {
        System.out.println("我正在吃：" + food);
    }

}
复制代码

运行

@SpringBootApplication
@RestController
public class SpringBootDemoApplication {

    //直接用Chinese类注入
    @Autowired
    private Chinese chinese;

    @RequestMapping("/test")
    public void test() {
        chinese.sayHello("listen");
        System.out.println(chinese.getClass());
    }

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringBootDemoApplication.class, args);
    }
}
复制代码

输出

before
-- sayHello() --
class com.listenzhangbin.aop.Chinese$$EnhancerBySpringCGLIB$$56b89168
复制代码

能够看到类被CGLIB加强了，也就是动态代理。这里的CGLIB代理就是Spring AOP的代理，这个类也就是所谓的AOP代理，AOP代理类在切点动态地织入了加强处理。

小结

AspectJ在编译时就加强了目标对象，Spring AOP的动态代理则是在每次运行时动态的加强，生成AOP代理对象，区别在于生成AOP代理对象的时机不一样，相对来讲AspectJ的静态代理方式具备更好的性能，可是AspectJ须要特定的编译器进行处理，而Spring AOP则无需特定的编译器处理。

参考：

• 《Spring AOP 实现原理与 CGLIB 应用》

• 《Spring 容器AOP的实现原理——动态代理》

• 《AOP的底层实现-CGLIB动态代理和JDK动态代理》

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