手写AOP实现过程
一.手写Aop前基础知识
1.aop是什么？
面向切面编程(AOP)：是一种编程范式，提供从另一个角度来考虑程序结构从而完善面向对象编程(OOP)。
在进行OOP开发时，都是基于对组件（比如类）进行开发，然后对组件进行组合，OOP最大问题就是无法解耦组件进行开发，而AOP就是为了克服这个问题而出现的，它来进行这种耦合的分离。
AOP为开发者提供一种进行横切关注点（比如日志关注点横切了支付关注点）分离并织入的机制，把横切关注点分离，然后通过某种技术织入到系统中，从而无耦合的完成了我们的功能。
2.aop能干什么？
AOP主要用于横切关注点和织入，因此需要理解横切关注点和织入：
- 关注点：可以认为是所关注的任何东西，比如上边的支付组件；
- 关注点分离：将问题细化从而单独部分，即可以理解为不可再分割的组件，如上边的日志组件和支付组件；
- 横切关注点：一个组件无法完成需要的功能，需要其他组件协作完成，如日志组件横切于支付组件；
- 织入：横切关注点分离后，需要通过某种技术将横切关注点融合到系统中从而完成需要的功能，因此需要织入，织入可能在编译期、加载期、运行期等进行。
横切关注点可能包含很多，比如非业务的：日志、事务处理、缓存、性能统计、权限控制等等这些非业务的基础功能；还可能是业务的：如某个业务组件横切于多个模块。
面向切面方式，先将横切关注点分离，再将横切关注点织入到支付系统中：
3.aop的优点？
- 完善OOP；
- 降低组件和模块之间的耦合性；
- 使系统容易扩展；
- 而且由于关注点分离从而可以获得组件的更好复用。
二.aop底层实现原理：代理模式
关于静态代理模式，详情请参阅我另一片博客：
https://www.cnblogs.com/tc971121/p/13474638.html
三.手写aop主要实现过程
1.定义配置标记
@Aspect：配置标记横切对象（方法）的地址
@Order：配置标记横切的顺序
@Aspect/@Order
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Aspect {
String pointcut();
}
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Order {
/**
* 控制类的执行顺序，值越小优先级越高
*/
int value();
}
2.定义默认切面类
package org.simplespring.aop.aspect;
import java.lang.reflect.Method;
/**
* 定义默认切面类
*/
public abstract class DefaultAspect {
/**
* 事前拦截
* @param targetClass 被代理的目标类
* @param method 被代理的目标方法
* @param args 被代理的目标方法对应的参数列表
* @throws Throwable
*/
public void before(Class<?> targetClass, Method method, Object[] args) throws Throwable{
}
/**
* 事后拦截
* @param targetClass 被代理的目标类
* @param method 被代理的目标方法
* @param args 被代理的目标方法对应的参数列表
* @param returnValue 被代理的目标方法执行后的返回值
* @throws Throwable
*/
public Object afterReturning(Class<?> targetClass, Method method, Object[] args, Object returnValue) throws Throwable{
return returnValue;
}
/**
*
* @param targetClass 被代理的目标类
* @param method 被代理的目标方法
* @param args 被代理的目标方法对应的参数列表
* @param e 被代理的目标方法抛出的异常
* @throws Throwable
*/
public void afterThrowing(Class<?> targetClass, Method method, Object[] args, Throwable e) throws Throwable{
}
}
3.定义切面织入器
核心流程：
1.获取所有的切面类
2.遍历容器管理的类
3.筛选出匹配容器管理类的切面aspectlist
4.尝试进行Aspect的织入 生成动态代理对象 并替换beancontainer中原先class对应所对应的实例对象
package org.simplespring.aop;
import org.simplespring.aop.annotation.Aspect;
import org.simplespring.aop.annotation.Order;
import org.simplespring.aop.aspect.AspectInfo;
import org.simplespring.aop.aspect.DefaultAspect;
import org.simplespring.core.BeanContainer;
import org.simplespring.util.ValidationUtil;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Set;
/**
* @Classname AspectWeaver
* @Description 切面织入器
* @Date 2020/8/8 19:43
* @Created by zhangtianci
*/
public class AspectWeaver {
/**
* 拥有一个bean容器
*/
private BeanContainer beanContainer;
public AspectWeaver(){
beanContainer = BeanContainer.getInstance();
}
/**
* 1.获取所有的切面类
* 2.遍历容器里的类
* 3.筛选出匹配类的切面aspect
* 4.尝试进行Aspect的织入 生成动态代理对象
*/
public void doAop() {
//1.获取所有的切面类
Set<Class<?>> aspectSet = beanContainer.getClassesByAnnotation(Aspect.class);
if(ValidationUtil.isEmpty(aspectSet)){return;}
//2.拼装AspectInfoList
List<AspectInfo> aspectInfoList = packAspectInfoList(aspectSet);
//3.遍历容器里的类
Set<Class<?>> classSet = beanContainer.getClasses();
for (Class<?> targetClass: classSet) {
//排除AspectClass自身
if(targetClass.isAnnotationPresent(Aspect.class)){
continue;
}
//4.粗筛符合条件的Aspect
List<AspectInfo> roughMatchedAspectList = collectRoughMatchedAspectListForSpecificClass(aspectInfoList, targetClass);
//5.尝试进行Aspect的织入
wrapIfNecessary(roughMatchedAspectList,targetClass);
}
}
private void wrapIfNecessary(List<AspectInfo> roughMatchedAspectList, Class<?> targetClass) {
if(ValidationUtil.isEmpty(roughMatchedAspectList)){return;}
//创建动态代理对象
AspectListExecutor aspectListExecutor = new AspectListExecutor(targetClass, roughMatchedAspectList);
Object proxyBean = ProxyCreator.createProxy(targetClass, aspectListExecutor);
beanContainer.addBean(targetClass, proxyBean);
}
private List<AspectInfo> collectRoughMatchedAspectListForSpecificClass(List<AspectInfo> aspectInfoList, Class<?> targetClass) {
List<AspectInfo> roughMatchedAspectList = new ArrayList<>();
for(AspectInfo aspectInfo : aspectInfoList){
//粗筛
if(aspectInfo.getPointcutLocator().roughMatches(targetClass)){
roughMatchedAspectList.add(aspectInfo);
}
}
return roughMatchedAspectList;
}
private List<AspectInfo> packAspectInfoList(Set<Class<?>> aspectSet) {
List<AspectInfo> aspectInfoList = new ArrayList<>();
for(Class<?> aspectClass : aspectSet){
if (verifyAspect(aspectClass)){
Order orderTag = aspectClass.getAnnotation(Order.class);
Aspect aspectTag = aspectClass.getAnnotation(Aspect.class);
DefaultAspect defaultAspect = (DefaultAspect) beanContainer.getBean(aspectClass);
//初始化表达式定位器
PointcutLocator pointcutLocator = new PointcutLocator(aspectTag.pointcut());
AspectInfo aspectInfo = new AspectInfo(orderTag.value(), defaultAspect, pointcutLocator);
aspectInfoList.add(aspectInfo);
} else {
//不遵守规范则直接抛出异常
throw new RuntimeException("@Aspect and @Order must be added to the Aspect class, and Aspect class must extend from DefaultAspect");
}
}
return aspectInfoList;
}
//框架中一定要遵守给Aspect类添加@Aspect和@Order标签的规范，同时，必须继承自DefaultAspect.class
//此外，@Aspect的属性值不能是它本身
private boolean verifyAspect(Class<?> aspectClass) {
return aspectClass.isAnnotationPresent(Aspect.class) &&
aspectClass.isAnnotationPresent(Order.class) &&
DefaultAspect.class.isAssignableFrom(aspectClass);
}
}
切面信息包装类（增强的动作/增强对象地址/横切顺序）
package org.simplespring.aop.aspect;
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Getter;
import org.simplespring.aop.PointcutLocator;
@AllArgsConstructor
@Getter
public class AspectInfo {
private int orderIndex;
private DefaultAspect aspectObject;
private PointcutLocator pointcutLocator;
}
采用cglib动态的实现方式：
实现net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor接口，定义代理后方法的动作（相当于实现jdk动态代理中的InvocationHandler接口）
package org.simplespring.aop;
import lombok.Getter;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
import org.simplespring.aop.aspect.AspectInfo;
import org.simplespring.util.ValidationUtil;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class AspectListExecutor implements MethodInterceptor {
//被代理的类
private Class<?> targetClass;
//排好序的Aspect列表
@Getter
private List<AspectInfo>sortedAspectInfoList;
public AspectListExecutor(Class<?> targetClass, List<AspectInfo> aspectInfoList){
this.targetClass = targetClass;
this.sortedAspectInfoList = sortAspectInfoList(aspectInfoList);
}
/**
* 按照order的值进行升序排序，确保order值小的aspect先被织入
*
* @param aspectInfoList
* @return
*/
private List<AspectInfo> sortAspectInfoList(List<AspectInfo> aspectInfoList) {
Collections.sort(aspectInfoList, new Comparator<AspectInfo>() {
@Override
public int compare(AspectInfo o1, AspectInfo o2) {
//按照值的大小进行升序排序
return o1.getOrderIndex() - o2.getOrderIndex();
}
});
return aspectInfoList;
}
@Override
public Object intercept(Object proxy, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
Object returnValue = null;
collectAccurateMatchedAspectList(method);
if(ValidationUtil.isEmpty(sortedAspectInfoList)){
returnValue = methodProxy.invokeSuper(proxy, args);
return returnValue;
}
//1.按照order的顺序升序执行完所有Aspect的before方法
invokeBeforeAdvices(method, args);
try{
//2.执行被代理类的方法
returnValue = methodProxy.invokeSuper(proxy, args);
//3.如果被代理方法正常返回，则按照order的顺序降序执行完所有Aspect的afterReturning方法
returnValue = invokeAfterReturningAdvices(method, args, returnValue);
} catch (Exception e){
//4.如果被代理方法抛出异常，则按照order的顺序降序执行完所有Aspect的afterThrowing方法
invokeAfterThrowingAdvides(method, args, e);
}
return returnValue;
}
private void collectAccurateMatchedAspectList(Method method) {
if(ValidationUtil.isEmpty(sortedAspectInfoList)){return;}
Iterator<AspectInfo> it = sortedAspectInfoList.iterator();
while (it.hasNext()){
AspectInfo aspectInfo = it.next();
if(!aspectInfo.getPointcutLocator().accurateMatches(method)){
it.remove();
}
}
}
//4.如果被代理方法抛出异常，则按照order的顺序降序执行完所有Aspect的afterThrowing方法
private void invokeAfterThrowingAdvides(Method method, Object[] args, Exception e) throws Throwable {
for (int i = sortedAspectInfoList.size() - 1; i >=0 ; i--){
sortedAspectInfoList.get(i).getAspectObject().afterThrowing(targetClass, method, args, e);
}
}
//3.如果被代理方法正常返回，则按照order的顺序降序执行完所有Aspect的afterReturning方法
private Object invokeAfterReturningAdvices(Method method, Object[] args, Object returnValue) throws Throwable {
Object result = null;
for (int i = sortedAspectInfoList.size() - 1; i >=0 ; i--){
result = sortedAspectInfoList.get(i).getAspectObject().afterReturning(targetClass, method, args, returnValue);
}
return result;
}
//1.按照order的顺序升序执行完所有Aspect的before方法
private void invokeBeforeAdvices(Method method, Object[] args) throws Throwable {
for(AspectInfo aspectInfo : sortedAspectInfoList){
aspectInfo.getAspectObject().before(targetClass, method, args);
}
}
}
创建代理类：
package org.simplespring.aop;
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
public class ProxyCreator {
/**
* 创建动态代理对象并返回
* @param targetClass 被代理的Class对象
* @param methodInterceptor 方法拦截器
* @return
*/
public static Object createProxy(Class<?> targetClass, MethodInterceptor methodInterceptor){
return Enhancer.create(targetClass, methodInterceptor);
}
}
解析Aspect表达式并且定位被织入的目标工具类：
package org.simplespring.aop;
import org.aspectj.weaver.tools.PointcutExpression;
import org.aspectj.weaver.tools.PointcutParser;
import org.aspectj.weaver.tools.ShadowMatch;
import java.lang.reflect.Method;
/**
* 解析Aspect表达式并且定位被织入的目标
*/
public class PointcutLocator {
/**
* Pointcut解析器，直接给它赋值上Aspectj的所有表达式，以便支持对众多表达式的解析
*/
private PointcutParser pointcutParser= PointcutParser.getPointcutParserSupportingSpecifiedPrimitivesAndUsingContextClassloaderForResolution(
PointcutParser.getAllSupportedPointcutPrimitives()
);
/**
* 表达式解析器
*/
private PointcutExpression pointcutExpression;
public PointcutLocator(String expression){
this.pointcutExpression = pointcutParser.parsePointcutExpression(expression);
}
/**
* 判断传入的Class对象是否是Aspect的目标代理类，即匹配Pointcut表达式(初筛)
*
* @param targetClass 目标类
* @return 是否匹配
*/
public boolean roughMatches(Class<?> targetClass){
//couldMatchJoinPointsInType比较坑，只能校验within
//不能校验 (execution(精确到某个类除外), call, get, set)，面对无法校验的表达式，直接返回true
return pointcutExpression.couldMatchJoinPointsInType(targetClass);
}
/**
* 判断传入的Method对象是否是Aspect的目标代理方法，即匹配Pointcut表达式(精筛)
* @param method
* @return
*/
public boolean accurateMatches(Method method){
ShadowMatch shadowMatch = pointcutExpression.matchesMethodExecution(method);
if(shadowMatch.alwaysMatches()){
return true;
} else{
return false;
}
}
}
总结实现aop的主要流程：
1.定义配置标记
2.定义默认切面类
3.定义切面织入器
核心流程：
1.获取所有的切面类
2.遍历容器管理的类
3.筛选出匹配容器管理类的切面aspectlist
4.尝试进行Aspect的织入 生成动态代理对象 并替换beancontainer中原先class对应所对应的实例对象
4.其他类：切面信息包装类/InvocationHandler实现类/创建代理实例类/解析Aspect表达式工具类等。
参考博客地址：https://www.iteye.com/blog/jinnianshilongnian-1418596
