(Spring）AOP是怎么实现的

AOP

AOP联盟标准

AOP联盟将AOP体系分为三层，从三层结构可以看出，AOP实现方式有很多种，包括反射、元数据处理、程序处理、拦截器处理等，通过本节学习，你就会看到Spring AOP的实现使用的是Java语言本身的特性，即Java Proxy代理类、拦截器技术实现。

AOP简介

概念

切面（Aspect） ：官方的抽象定义为“一个关注点的模块化，这个关注点可能会横切多个对象”。
连接点（Joinpoint） ：程序执行过程中的某一行为。
通知（Advice） ：“切面”对于某个“连接点”所产生的动作。
切入点（Pointcut） ：匹配连接点的断言，在AOP中通知和一个切入点表达式关联。
目标对象（Target Object） ：被一个或者多个切面所通知的对象。
AOP代理（AOP Proxy） 在Spring AOP中有两种代理方式，JDK动态代理和CGLIB代理。

通知（Advice）类型
前置通知（Before advice） ：在某连接点（JoinPoint）之前执行的通知，但这个通知不能阻止连接点前的执行。ApplicationContext中在<aop:aspect>里面使用<aop:before>元素进行声明。
后通知（After advice） ：当某连接点退出的时候执行的通知（不论是正常返回还是异常退出）。ApplicationContext中在<aop:aspect>里面使用<aop:after>元素进行声明。
返回后通知（After return advice） ：在某连接点正常完成后执行的通知，不包括抛出异常的情况。ApplicationContext中在<aop:aspect>里面使用<after-returning>元素进行声明。
环绕通知（Around advice） ：包围一个连接点的通知，类似Web中Servlet规范中的Filter的doFilter方法。可以在方法的调用前后完成自定义的行为，也可以选择不执行。ApplicationContext中在<aop:aspect>里面使用<aop:around>元素进行声明。
抛出异常后通知（After throwing advice） ： 在方法抛出异常退出时执行的通知。 ApplicationContext中在<aop:aspect>里面使用<aop:after-throwing>元素进行声明。

切入点表达式 ：如execution(* com.spring.service.*.*(..))

特点

1、降低模块之间的耦合度

2、使系统容易扩展

3、更好的代码复用。

 

时序图

 

流程说明

1）AOP标签的定义解析刘彻骨肯定是从NamespaceHandlerSupport的实现类开始解析的，这个实现类就是AopNamespaceHandler。至于为什么会是从NamespaceHandlerSupport的实现类开始解析的，这个的话我想读者可以去在回去看看Spring自定义标签的解析流程，里面说的比较详细。

2）要启用AOP，我们一般会在Spring里面配置<aop:aspectj-autoproxy/>  ，所以在配置文件中在遇到aspectj-autoproxy标签的时候我们会采用AspectJAutoProxyBeanDefinitionParser解析器

3）进入AspectJAutoProxyBeanDefinitionParser解析器后，调用AspectJAutoProxyBeanDefinitionParser已覆盖BeanDefinitionParser的parser方法，然后parser方法把请求转交给了AopNamespaceUtils的registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary去处理

4）进入AopNamespaceUtils的registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary方法后，先调用AopConfigUtils的registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary方法，里面在转发调用给registerOrEscalateApcAsRequired，注册或者升级AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator类。对于AOP的实现，基本是靠AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator去完成的，它可以根据@point注解定义的切点来代理相匹配的bean。

5）AopConfigUtils的registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary方法处理完成之后，接下来会调用useClassProxyingIfNecessary() 处理proxy-target-class以及expose-proxy属性。如果将proxy-target-class设置为true的话，那么会强制使用CGLIB代理，否则使用jdk动态代理，expose-proxy属性是为了解决有时候目标对象内部的自我调用无法实现切面增强。

6）最后的调用registerComponentIfNecessary 方法，注册组建并且通知便于监听器做进一步处理。

创建AOP代理

上面说到AOP的核心逻辑是在AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator类里面实现，那么我们先来看看这个类的层次关系

这个类实现了BeanPostProcessor接口，那就意味着这个类在spring加载实例化前会调用postProcessAfterInitialization方法，对于AOP的逻辑也是由此开始的。

 

时序图

 

流程说明

1）spring 容器启动，每个bean的实例化之前都会先经过AbstractAutoProxyCreator类的postProcessAfterInitialization（）这个方法，然后接下来是调用wrapIfNecessary方法。

1.  
   /**
2.  
   * Create a proxy with the configured interceptors if the bean is
3.  
   * identified as one to proxy by the subclass.
4.  
   * @see #getAdvicesAndAdvisorsForBean
5.  
   */
6.  
   public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
7.  
   if (bean != null) {
8.  
   Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
9.  
   if (!this.earlyProxyReferences.containsKey(cacheKey)) {
10.  
    return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
11.  
    }
12.  
    }
13.  
    return bean;
14.  
    }

2）进入wrapIfNecessary方法后，我们直接看重点实现逻辑的方法getAdvicesAndAdvisorsForBean，这个方法会提取当前bean 的所有增强方法，然后获取到适合的当前bean 的增强方法，然后对增强方法进行排序，最后返回

1.  
   /**
2.  
   * Wrap the given bean if necessary, i.e. if it is eligible for being proxied.
3.  
   * @param bean the raw bean instance
4.  
   * @param beanName the name of the bean
5.  
   * @param cacheKey the cache key for metadata access
6.  
   * @return a proxy wrapping the bean, or the raw bean instance as-is
7.  
   */
8.  
   protected Object wrapIfNecessary(Object bean, String beanName, Object cacheKey) {
9.  
   if (beanName != null && this.targetSourcedBeans.containsKey(beanName)) {
10.  
    return bean;
11.  
    }
12.  
    if (Boolean.FALSE.equals(this.advisedBeans.get(cacheKey))) {
13.  
    return bean;
14.  
    }
15.  
    if (isInfrastructureClass(bean.getClass()) || shouldSkip(bean.getClass(), beanName)) {
16.  
    this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
17.  
    return bean;
18.  
    }
19.  
     
20.  
    // Create proxy if we have advice.
21.  
    Object[] specificInterceptors = getAdvicesAndAdvisorsForBean(bean.getClass(), beanName, null);
22.  
    if (specificInterceptors != DO_NOT_PROXY) {
23.  
    this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.TRUE);
24.  
    Object proxy = createProxy(bean.getClass(), beanName, specificInterceptors, new SingletonTargetSource(bean));
25.  
    this.proxyTypes.put(cacheKey, proxy.getClass());
26.  
    return proxy;
27.  
    }
28.  
     
29.  
    this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
30.  
    return bean;
31.  
    }

3）获取到当前bean的增强方法后，便调用createProxy方法，创建代理。先创建代理工厂proxyFactory，然后获取当前bean 的增强器advisors，把当前获取到的增强器添加到代理工厂proxyFactory，然后设置当前的代理工的代理目标对象为当前bean，最后根据配置创建JDK的动态代理工厂，或者CGLIB的动态代理工厂，然后返回proxyFactory

1.  
   /**
2.  
   * Create an AOP proxy for the given bean.
3.  
   * @param beanClass the class of the bean
4.  
   * @param beanName the name of the bean
5.  
   * @param specificInterceptors the set of interceptors that is
6.  
   * specific to this bean (may be empty, but not null)
7.  
   * @param targetSource the TargetSource for the proxy,
8.  
   * already pre-configured to access the bean
9.  
   * @return the AOP proxy for the bean
10.  
    * @see #buildAdvisors
11.  
    */
12.  
    protected Object createProxy(
13.  
    Class<?> beanClass, String beanName, Object[] specificInterceptors, TargetSource targetSource) {
14.  
     
15.  
    ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();
16.  
    // Copy our properties (proxyTargetClass etc) inherited from ProxyConfig.
17.  
    proxyFactory.copyFrom(this);
18.  
     
19.  
    if (!shouldProxyTargetClass(beanClass, beanName)) {
20.  
    // Must allow for introductions; can't just set interfaces to
21.  
    // the target's interfaces only.
22.  
    Class<?>[] targetInterfaces = ClassUtils.getAllInterfacesForClass(beanClass, this.proxyClassLoader);
23.  
    for (Class<?> targetInterface : targetInterfaces) {
24.  
    proxyFactory.addInterface(targetInterface);
25.  
    }
26.  
    }
27.  
     
28.  
    Advisor[] advisors = buildAdvisors(beanName, specificInterceptors);
29.  
    for (Advisor advisor : advisors) {
30.  
    proxyFactory.addAdvisor(advisor);
31.  
    }
32.  
     
33.  
    proxyFactory.<strong>setTargetSource</strong>(targetSource);
34.  
    customizeProxyFactory(proxyFactory);
35.  
     
36.  
    proxyFactory.setFrozen(this.freezeProxy);
37.  
    if (advisorsPreFiltered()) {
38.  
    proxyFactory.setPreFiltered(true);
39.  
    }
40.  
     
41.  
    return proxyFactory.getProxy(this.proxyClassLoader);
42.  
    }

AOP动态代理执行

 

关于AOP的动态代理执行，有两种主要的方式JDK的动态代理和CGLIB的动态代理，接下来，我们先来看看AOP动态代理的实现选择方式，先上核心实现代码：

 

1.  
   public AopProxy createAopProxy(AdvisedSupport config) throws AopConfigException {
2.  
   if (config.isOptimize() || config.isProxyTargetClass() || hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(config)) {
3.  
   Class targetClass = config.getTargetClass();
4.  
   if (targetClass == null) {
5.  
   throw new AopConfigException("TargetSource cannot determine target class: " +
6.  
   "Either an interface or a target is required for proxy creation.");
7.  
   }
8.  
   if (targetClass.isInterface()) {
9.  
   return new JdkDynamicAopProxy(config);
10.  
    }
11.  
    return CglibProxyFactory.createCglibProxy(config);
12.  
    }
13.  
    else {
14.  
    return new JdkDynamicAopProxy(config);
15.  
    }
16.  
    }

Spring JDK动态代理实现

 

在上面的第三步骤说道或根据用户的配置（例如是否配置了 proxyTargetClass属性为true），选择创建的代理类型，这个的代理类型分两种实现，都是比较高效的，下面根据JDK的动态代理来说明AOP的执行，也是先上JdkDynamicAopProxy的核心代码invoke方法：

 

1.  
   public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throwsThrowable {
2.  
   MethodInvocation invocation = null;
3.  
   Object oldProxy = null;
4.  
   boolean setProxyContext = false;
5.  
    
6.  
   TargetSource targetSource = this.advised.targetSource;
7.  
   Class targetClass = null;
8.  
   Object target = null;
9.  
    
10.  
    try {
11.  
    //eqauls()方法，具目标对象未实现此方法
12.  
    if (!this.equalsDefined && AopUtils.isEqualsMethod(method)){
13.  
    return (equals(args[0])? Boolean.TRUE : Boolean.FALSE);
14.  
    }
15.  
     
16.  
    //hashCode()方法，具目标对象未实现此方法
17.  
    if (!this.hashCodeDefined && AopUtils.isHashCodeMethod(method)){
18.  
    return newInteger(hashCode());
19.  
    }
20.  
     
21.  
    //Advised接口或者其父接口中定义的方法,直接反射调用,不应用通知
22.  
    if (!this.advised.opaque &&method.getDeclaringClass().isInterface()
23.  
    &&method.getDeclaringClass().isAssignableFrom(Advised.class)) {
24.  
    // Service invocations onProxyConfig with the proxy config...
25.  
    return AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(this.advised,method, args);
26.  
    }
27.  
     
28.  
    Object retVal = null;
29.  
     
30.  
    if (this.advised.exposeProxy) {
31.  
    // Make invocation available ifnecessary.
32.  
    oldProxy = AopContext.setCurrentProxy(proxy);
33.  
    setProxyContext = true;
34.  
    }
35.  
     
36.  
    //获得目标对象的类
37.  
    target = targetSource.getTarget();
38.  
    if (target != null) {
39.  
    targetClass = target.getClass();
40.  
    }
41.  
     
42.  
    //获取可以应用到此方法上的Interceptor列表
43.  
    List chain = this.advised.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(method,targetClass);
44.  
     
45.  
    //如果没有可以应用到此方法的通知(Interceptor)，此直接反射调用 method.invoke(target, args)
46.  
    if (chain.isEmpty()) {
47.  
    retVal = AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(target,method, args);
48.  
    } else {
49.  
    //创建MethodInvocation
50.  
    invocation = newReflectiveMethodInvocation(proxy, target, method, args, targetClass, chain);
51.  
    retVal = invocation.proceed();
52.  
    }
53.  
     
54.  
    // Massage return value if necessary.
55.  
    if (retVal != null && retVal == target &&method.getReturnType().isInstance(proxy)
56.  
    &&!RawTargetAccess.class.isAssignableFrom(method.getDeclaringClass())) {
57.  
    // Special case: it returned"this" and the return type of the method
58.  
    // is type-compatible. Notethat we can't help if the target sets
59.  
    // a reference to itself inanother returned object.
60.  
    retVal = proxy;
61.  
    }
62.  
    return retVal;
63.  
    } finally {
64.  
    if (target != null && !targetSource.isStatic()) {
65.  
    // Must have come fromTargetSource.
66.  
    targetSource.releaseTarget(target);
67.  
    }
68.  
    if (setProxyContext) {
69.  
    // Restore old proxy.
70.  
    AopContext.setCurrentProxy(oldProxy);
71.  
    }
72.  
    }
73.  
    }

其实上面的注释也说的比较清楚，各个步骤执行的说明：

1）获取拦截器

2）判断拦截器链是否为空，如果是空的话直接调用切点方法

3）如果拦截器不为空的话那么便创建ReflectiveMethodInvocation类，把拦截器方法都封装在里面，也就是执行 getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice方法

 

1.  
   public List<Object> getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(Method method, Class targetClass) {
2.  
   MethodCacheKeycacheKey = new MethodCacheKey(method);
3.  
   List<Object>cached = this.methodCache.get(cacheKey);
4.  
   if(cached == null) {
5.  
   cached= this.advisorChainFactory.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(
6.  
   this,method, targetClass);
7.  
   this.methodCache.put(cacheKey,cached);
8.  
   }
9.  
   returncached;
10.  
    }

4)其实实际的获取工作其实是由AdvisorChainFactory. getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice()这个方法来完成的，获取到的结果会被缓存，下面来分析下这个方法的实现：

1.  
   /**
2.  
   * 从提供的配置实例config中获取advisor列表,遍历处理这些advisor.如果是IntroductionAdvisor,
3.  
   * 则判断此Advisor能否应用到目标类targetClass上.如果是PointcutAdvisor,则判断
4.  
   * 此Advisor能否应用到目标方法method上.将满足条件的Advisor通过AdvisorAdaptor转化成Interceptor列表返回.
5.  
   */
6.  
   publicList getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(Advised config, Methodmethod, Class targetClass) {
7.  
   // This is somewhat tricky... we have to process introductions first,
8.  
   // but we need to preserve order in the ultimate list.
9.  
   List interceptorList = new ArrayList(config.getAdvisors().length);
10.  
     
11.  
    //查看是否包含IntroductionAdvisor
12.  
    boolean hasIntroductions = hasMatchingIntroductions(config,targetClass);
13.  
     
14.  
    //这里实际上注册一系列AdvisorAdapter,用于将Advisor转化成MethodInterceptor
15.  
    AdvisorAdapterRegistry registry = GlobalAdvisorAdapterRegistry.getInstance();
16.  
     
17.  
    Advisor[] advisors = config.getAdvisors();
18.  
    for (int i = 0; i <advisors.length; i++) {
19.  
    Advisor advisor = advisors[i];
20.  
    if (advisor instanceof PointcutAdvisor) {
21.  
    // Add it conditionally.
22.  
    PointcutAdvisor pointcutAdvisor= (PointcutAdvisor) advisor;
23.  
    if(config.isPreFiltered() ||pointcutAdvisor.getPointcut().getClassFilter().matches(targetClass)) {
24.  
    //TODO: 这个地方这两个方法的位置可以互换下
25.  
    //将Advisor转化成Interceptor
26.  
    MethodInterceptor[]interceptors = registry.getInterceptors(advisor);
27.  
     
28.  
    //检查当前advisor的pointcut是否可以匹配当前方法
29.  
    MethodMatcher mm =pointcutAdvisor.getPointcut().getMethodMatcher();
30.  
     
31.  
    if (MethodMatchers.matches(mm,method, targetClass, hasIntroductions)) {
32.  
    if(mm.isRuntime()) {
33.  
    // Creating a newobject instance in the getInterceptors() method
34.  
    // isn't a problemas we normally cache created chains.
35.  
    for (intj = 0; j < interceptors.length; j++) {
36.  
    interceptorList.add(new InterceptorAndDynamicMethodMatcher(interceptors[j],mm));
37.  
    }
38.  
    } else {
39.  
    interceptorList.addAll(Arrays.asList(interceptors));
40.  
    }
41.  
    }
42.  
    }
43.  
    } else if (advisor instanceof IntroductionAdvisor){
44.  
    IntroductionAdvisor ia =(IntroductionAdvisor) advisor;
45.  
    if(config.isPreFiltered() || ia.getClassFilter().matches(targetClass)) {
46.  
    Interceptor[] interceptors= registry.getInterceptors(advisor);
47.  
    interceptorList.addAll(Arrays.asList(interceptors));
48.  
    }
49.  
    } else {
50.  
    Interceptor[] interceptors =registry.getInterceptors(advisor);
51.  
    interceptorList.addAll(Arrays.asList(interceptors));
52.  
    }
53.  
    }
54.  
    return interceptorList;
55.  
    }

5）这个方法执行完成后，Advised中配置能够应用到连接点或者目标类的Advisor全部被转化成了MethodInterceptor.

6）接下来货到invoke方法中的proceed方法 ，我们再看下得到的拦截器链是怎么起作用的，也就是proceed方法的执行过程

1.  
   public Object proceed() throws Throwable {
2.  
   // We start with an index of -1and increment early.
3.  
   if (this.currentInterceptorIndex == this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers.size()- 1) {
4.  
   //如果Interceptor执行完了，则执行joinPoint
5.  
   return invokeJoinpoint();
6.  
   }
7.  
    
8.  
   Object interceptorOrInterceptionAdvice =
9.  
   this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers.get(++this.currentInterceptorIndex);
10.  
     
11.  
    //如果要动态匹配joinPoint
12.  
    if (interceptorOrInterceptionAdvice instanceof InterceptorAndDynamicMethodMatcher){
13.  
    // Evaluate dynamic method matcher here: static part will already have
14.  
    // been evaluated and found to match.
15.  
    InterceptorAndDynamicMethodMatcher dm =
16.  
    (InterceptorAndDynamicMethodMatcher)interceptorOrInterceptionAdvice;
17.  
    //动态匹配：运行时参数是否满足匹配条件
18.  
    if (dm.methodMatcher.matches(this.method, this.targetClass,this.arguments)) {
19.  
    //执行当前Intercetpor
20.  
    returndm.interceptor.invoke(this);
21.  
    }
22.  
    else {
23.  
    //动态匹配失败时,略过当前Intercetpor,调用下一个Interceptor
24.  
    return proceed();
25.  
    }
26.  
    }
27.  
    else {
28.  
    // It's an interceptor, so we just invoke it: The pointcutwill have
29.  
    // been evaluated statically before this object was constructed.
30.  
    //执行当前Intercetpor
31.  
    return ((MethodInterceptor) interceptorOrInterceptionAdvice).invoke(this);
32.  
    }
33.  
    }

7）好了拦截器到这边就可以执行了，复杂的代理终于可以起到他的作用了

 

Spring CGLIB动态代理实现

由于CGLIB的动态代理代码量比较长，在这就不贴出来代码了，其实这两个代理的实现方式都差不多，都是创建方法调用链，不同的是jdk的动态代理创建的是

ReflectiveMethodInvocation调用链，而cglib创建的是Cglib MethodInvocation。