曹工说Spring Boot源码（18）-- Spring AOP源码分析三部曲，终于快讲完了 (aop：config完整解析【下】)

写在前面的话#

概要#

本篇是接着前两篇讲的，为了避免不必要的重复，请大家先看下。

曹工说Spring Boot源码（16）-- Spring从xml文件里到底得到了什么（aop：config完整解析【上】）

曹工说Spring Boot源码（17）-- Spring从xml文件里到底得到了什么（aop：config完整解析【中】）

本篇主要讲解spring如何在bean生成过程中，完成“狸猫换太子”操作的。（利用代理对象，替换ioc容器中的原有bean）。

回顾前文#

spring解析的xml如下：

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<!--目标对象-->
<bean id="performer" class="foo.Performer"/>

<!--切面-->
<bean id="performAspect" class="foo.PerformAspect"/>

<!--配置切入点-->
<aop:config>
    <aop:pointcut id="mypointcut" expression="execution(public * foo.Perform.sing(..))"/>
    <aop:aspect id="myAspect" ref="performAspect">
        <aop:after method="afterPerform" pointcut-ref="mypointcut"/>
    </aop:aspect>
</aop:config>

经前文的理解，总共生成了如下几个bean definition。

bean definition 中bean class	备注
PerformAspect	通知
Performer	要切的目标
AspectJExpressionPointcut	切点，即`<aop:pointcut />`那一行
org.springframework.aop.aspectj.AspectJPointcutAdvisor	advisor，解析`<aop:after method="afterPerform" pointcut-ref="mypointcut"/>` 这一行得到
AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator	实现了BeanPostProcessor接口，解析`<aop:config>`得到

spring大致启动流程#

解析xml、注解，通过各种渠道，得到bean definition；

从bean definition集合中，找出bean class实现了BeanFactoryPostProcessor接口的子集，然后通过getBean来获取这部分特殊的bean，然后依次调用其postProcessBeanFactory方法

来对其余的bean definition进行处理；

Copy
public interface BeanFactoryPostProcessor {

	/**
	 * Modify the application context's internal bean factory after its standard
	 * initialization. All bean definitions will have been loaded, but no beans
	 * will have been instantiated yet. This allows for overriding or adding
	 * properties even to eager-initializing beans.
	 * @param beanFactory the bean factory used by the application context
	 * @throws org.springframework.beans.BeansException in case of errors
	 */
	void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory);
}

从bean definition集合中，找出bean class实现了BeanPostProcessor接口的子集，然后通过getBean来获取这部分特殊的bean，然后保存起来。
找出不具有特殊功能的（没实现BeanFactoryPostProcessor，也没实现BeanPostProcessor）bean definition 集合，再过滤出单例bean，且lazy-init属性为false（说明要在spring容器初始化过程中，实例化的bean）的这部分，作为子集；然后依次调用其getBean方法，在这个过程中，会使用第三步获取到的beanPostProcessor来处理这些bean，时机大致包括：实例化前后，初始化前后。

以上就是spring比较粗的流程，当然，很多细节没说，不过核心流程是这样的。

spring aop如何生效#

1. 实例化AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator#

在前面的spring流程中，第三步，就会去查找实现了BeanPostProcessor的bean definition集合，其中，就会包含AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator 这个bean definition；然后通过getBean方法，将这个bean definition实例化为bean。（这个过程，类似于通过class来创建对象）

这个步骤的具体实现入口在：

Copy
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
   synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
      // Prepare this context for refreshing.
      prepareRefresh();

      // Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
      ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

      /**
       * 配置beanFactory
       */
      prepareBeanFactory(beanFactory);

      try {
         postProcessBeanFactory(beanFactory);

         // Invoke factory processors registered as beans in the context.
         invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

         // 入口在这里！这里面会去 getBean
         registerBeanPostProcessors(beanFactory);

         // Initialize message source for this context.
         initMessageSource();

         // Initialize other special beans in specific context subclasses.
         onRefresh();

         // Check for listener beans and register them.
         registerListeners();

         /**
          * 这里对单例bean、且lazy-init=false进行实例化
          */
         finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

         // Last step: publish corresponding event.
         finishRefresh();
      }
   }
}

具体跟进去后，在如下位置，809行，就通过getBean，获取到了AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator这个bean了：

2.AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator对target bean进行后置处理，生成代理#

在“spring大致启动流程”中的第四步，去预先实例化bean时，会进入以下逻辑：

Copy
public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
   synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
	  ...

      try {
		...

         // Check for listener beans and register them.
         registerListeners();

         /**
          * 入口在这里。这里对单例bean、且lazy-init=false进行实例化
          */
         finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

         // Last step: publish corresponding event.
         finishRefresh();
      }
   }
}

然后会进入以下逻辑：

Copy
org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory#preInstantiateSingletons
public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
   if (this.logger.isInfoEnabled()) {
      this.logger.info("Pre-instantiating singletons in " + this);
   }
   // 其中 this.beanDefinitionNames 保存了所有的bean definition名称
   for (String beanName : this.beanDefinitionNames) {
      RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
      // 实例化那些：非抽象、单例、非lazy-init的bean definition
      if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {
         if (isFactoryBean(beanName)) {
		   ...
            if (isEagerInit) {
               getBean(beanName);
            }
         }
         else {
            getBean(beanName);
         }
      }
   }
}

所以，这里就是对那些：非抽象、单例、非lazy-init的bean definition 进行实例化。

我们这里，大家看下当前容器中包含的全部的bean definition：

我这边的demo，第一个要实例化的bean，就是performer。在getBean()处理performer这个bean的过程中，会经历以下的流程：

其中，AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator 作为beanPostProcessor，在实例化performer这个bean时，有两个时间点参与进来。

哪两个时间点呢，大家再看看，AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator 的类图：

其实它不止实现了BeanPostProcessor接口，它还实现了InstantiationAwareBeanPostProcessor接口。这个多出来的接口，干嘛的？大家看看它的方法就知道了：

Copy
public interface InstantiationAwareBeanPostProcessor extends BeanPostProcessor {

	// 注意，before Instantiation的意思是，实例化之前调用
	Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException;

	// 这个，实例化之后调用
	boolean postProcessAfterInstantiation(Object bean, String beanName) throws BeansException;

	...无关方法
}

所以，InstantiationAwareBeanPostProcessor扩展了两个时间点出来，一个是实例化前，一个是实例化后。

什么叫实例化？把一个对象new出来，通俗来讲，就叫做实例化。

在spring的getBean流程里，实例化肯定是早于初始化的。所以，一个bean，会经历如下顺序（大家直接看前面点的图，更清晰）：

InstantiationAwareBeanPostProcessor的postProcessBeforeInstantiation；
根据bean definition来实例化，假设bean class为A，bean definition中的constructorArgumentValues参数，如果为空，则使用A的默认构造函数；如果constructorArgumentValues有值，表示：在此之前，需要先获取到相应的构造函数值，才能去反射通过构造器来创建对象

这里面，会涉及到bean的递归调用。

比如，以前一篇和开头提到的，AspectJPointcutAdvisor 这个bean definition来说，其中它的构造函数，就要求一个AbstractAspectJAdvice 对象：
```
Copy
public AspectJPointcutAdvisor(AbstractAspectJAdvice advice) {
   Assert.notNull(advice, "Advice must not be null");
   this.advice = advice;
   this.pointcut = advice.buildSafePointcut();
}
```
那AbstractAspectJAdvice 这个对象要怎么生成，这个在我们的场景下，是被抽象成一个内部bean的，bean class为AspectJAfterAdvice。AspectJAfterAdvice这个类呢，构造函数又是下面这样的：
```
Copy
public AspectJAfterAdvice(
      Method aspectJBeforeAdviceMethod, AspectJExpressionPointcut pointcut, AspectInstanceFactory aif) {

   super(aspectJBeforeAdviceMethod, pointcut, aif);
}
```
又依赖了一堆其他的参数，这三个参数，其中2个也是被定义为了内部bean definition，一个为bean 引用。（具体请参照前一篇）。

所以，这个bean的实例化过程就相对繁琐，涉及到bean的递归生成。
InstantiationAwareBeanPostProcessor的postProcessAfterInstantiation；
属性注入，此时是autowired等发挥作用的地方；
BeanPostProcessor的postProcessBeforeInitialization
BeanPostProcessor#postProcessAfterInitialization

这里面6个步骤，AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator 在其中两个地方，实现了自己的业务逻辑。

2.1 InstantiationAwareBeanPostProcessor的postProcessBeforeInstantiation#

具体实现在：

Copy
org.springframework.aop.framework.autoproxy.AbstractAutoProxyCreator
public Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {
   Object cacheKey = getCacheKey(beanClass, beanName);

   if (beanName == null || !this.targetSourcedBeans.contains(beanName)) {
      if (this.advisedBeans.containsKey(cacheKey)) {
         return null;
      }
      // 入口在这：shouldSkip 
      if (isInfrastructureClass(beanClass) || shouldSkip(beanClass, beanName)) {
         this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
         return null;
      }
   }

   // Create proxy here if we have a custom TargetSource.
   // Suppresses unnecessary default instantiation of the target bean:
   // The TargetSource will handle target instances in a custom fashion.
   if (beanName != null) {
      TargetSource targetSource = getCustomTargetSource(beanClass, beanName);
      if (targetSource != null) {
         this.targetSourcedBeans.add(beanName);
         Object[] specificInterceptors = getAdvicesAndAdvisorsForBean(beanClass, beanName, targetSource);
         Object proxy = createProxy(beanClass, beanName, specificInterceptors, targetSource);
         this.proxyTypes.put(cacheKey, proxy.getClass());
         return proxy;
      }
   }

   return null;
}

以上逻辑中，我们需要进入到shouldSkip方法，重点是下面的findCandidateAdvisors方法:

Copy
@Override
protected boolean shouldSkip(Class beanClass, String beanName) {
   // TODO: Consider optimization by caching the list of the aspect names
   /**
    * 这里调用了父类中实现的findCandidateAdvisors，获取候选的advisor bean；这里也是真正根据bean
    * definition去生成advisor bean的地方
    */
   List<Advisor> candidateAdvisors = **findCandidateAdvisors()**;
   for (Advisor advisor : candidateAdvisors) {
      /**
       * 如果当前要检查的bean，就是advisor里的通知类，则跳过
       */
      if (advisor instanceof AspectJPointcutAdvisor) {
         if (((AbstractAspectJAdvice) advisor.getAdvice()).getAspectName().equals(beanName)) {
            return true;
         }
      }
   }
   return super.shouldSkip(beanClass, beanName);
}

下面会找出ioc容器中，实现了Advisor接口的bean definition，并全部实例化。Advisor是什么？

我们前面提到的AspectJPointcutAdvisor，就实现了这个接口。

Copy
public List<Advisor> findAdvisorBeans() {
   // Determine list of advisor bean names, if not cached already.
   String[] advisorNames = null;
   synchronized (this) {
      advisorNames = this.cachedAdvisorBeanNames;
      if (advisorNames == null) {
         // 1.从spring容器查找Advisor类型的bean definition
         advisorNames = BeanFactoryUtils.beanNamesForTypeIncludingAncestors(
               this.beanFactory, Advisor.class, true, false);
         this.cachedAdvisorBeanNames = advisorNames;
      }
   }
   if (advisorNames.length == 0) {
      return new LinkedList<Advisor>();
   }

   List<Advisor> advisors = new LinkedList<Advisor>();
   for (String name : advisorNames) {
      if (isEligibleBean(name) && !this.beanFactory.isCurrentlyInCreation(name)) {
            // 遍历那些bean definition，通过getBean，来获取bean
            advisors.add(this.beanFactory.getBean(name, Advisor.class));
      }
   }
   return advisors;
}

再啰嗦一句，advisor差不多是aop的核心数据结构，你通过Aspect注解方式，最终也是解析为一个个的Advisor。

一个切点+一个切面方法基本就等于一个Advisor对象。比如，一个before方法，算一个；在一个after，又算一个。

2.2 BeanPostProcessor的postProcessAfterInitialization#

这是第二个时间点，在这里，检查bean要不要被拦截，生成代理。大家可以简单理解，因为每个bean的创建过程，都要被它处理，它呢，就会检查，这个bean，是不是匹配切点，如果匹配，就生成代理。

举个例子，以前看过一个小说，是京官去很偏远的地方上任，路上被人杀了，并被另外一个人拿了印章，到了地方，靠着印章，招摇撞骗，当了地方官。假设切点是：每个过路人；切面：偷天换日。那这个PostProcessor，就是那伙人，拦截每个过路人，并判断是不是那个倒霉的京官，如果是，就杀了并且换个人拿了印章去当地方官。

Copy
public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
   if (bean != null) {
      Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
      if (!this.earlyProxyReferences.contains(cacheKey)) {
         // 返回生成的代理对象
         return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
      }
   }
   return bean;
}

这里的下面这句，bean是原始bean，wrapIfNecessary返回的，就作为最终的bean。如果你不需要切这个bean，那你就返回它本身；如果要代理，你就返回另一个代理对象即可。

Copy
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);

我们仔细看这个方法内部：

Copy
protected Object wrapIfNecessary(Object bean, String beanName, Object cacheKey) {
   if (beanName != null && this.targetSourcedBeans.contains(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;
   }

   // 获取前面2.1章节里的Advisor对象，并保存到Object[] specificInterceptors 里
   Object[] specificInterceptors = getAdvicesAndAdvisorsForBean(bean.getClass(), beanName, null);
   if (specificInterceptors != null) {
      this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.TRUE);
      // 创建代理，注意，Advisor数组，已经被传进去了。
      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;
}

大家看上面的注释吧，这里获取了ioc容器里的Advisor对象，如果advisor数组不为null，则创建代理，并返回代理。大家看下面的debug图就理解了。

创建代理的过程就简单了，基本就是：有接口就搞个jdk 动态代理，否则就cglib代理。

我做了个小测试，

Copy
protected Object wrapIfNecessary(Object bean, String beanName, Object cacheKey) {
   if (bean.getClass().getName().equals("foo.Performer")) {
      return "hahha";
   }
   ...其他代码省略，主要加了上面那个if
   return bean;
}

Copy
public final class Main {

    public static void main(String[] args) {
        ClassPathXmlApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext(
                "context-namespace-test-aop.xml");

        Perform performer = (Perform) ctx.getBean(Perform.class);
        performer.sing();
    }
}

然后在倒数第二行，获取Perform类型的bean时，报错了。为啥呢？因为本来foo.Performer实现了Perform接口，但现在，我用一个string作为代理返回去了，所以就没有实现Perform接口的bean存在了

Copy
Exception in thread "main" org.springframework.beans.factory.NoSuchBeanDefinitionException: No qualifying bean of type [foo.Perform] is defined
	at org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory.getBean(DefaultListableBeanFactory.java:296)
	at org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext.getBean(AbstractApplicationContext.java:1196)
	at foo.Main.main(Main.java:23)