Spring常见问题解决 - AOP调用被拦截类的属性报NPE

一. 案例复现
二. 被拦截类的属性为何是null？
- 2.1 原理分析
- 2.2 解决
- - 2.2.1 为何加一个 get 方法就可以避免NPE？
- 2.3 总结

和本篇文章有关的另一篇文章Spring常见问题解决 - this指针造成AOP失效。

一. 案例复现

项目结构：

1.首先，我们自定义个简单的User类：

public class User {private String name;public User() {}public User(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}
}

2.我们有一个AdminService类，里面有个public类型的属性，以及一个方法。

@Service
public class AdminService {public final User user = new User("LJJ");public void request() {System.out.println("Request to Admin");}
}

3.再写一个UserService类：

@Service
public class UserService {@Autowiredprivate AdminService adminService;public void login() throws InterruptedException {System.out.println("Login!");UserService userService = (UserService) AopContext.currentProxy();userService.getUserName();}public void getUserName() throws InterruptedException {System.out.println("My Name is User");adminService.request();System.out.println("AdminUserName: " + adminService.user.getName());Thread.sleep(1000);}
}

4.编写AOP：我们计算getUserName方法消耗了多少时间。

@Aspect
@Service
public class UserAop {@Around("execution(* com.service.UserService.getUserName()) ")public void check(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {long start = System.currentTimeMillis();joinPoint.proceed();long end = System.currentTimeMillis();System.out.println("getUserName method time cost（ms）: " + (end - start));}
}

访问结果如下：

接下来，我们希望在调用AdminService.request()之前，先模拟一次进行Admin用户的登录，那么我们同样可以通过AOP的方式去织入对应的逻辑。例如在UserAop中添加：

@Before("execution(* com.service.AdminService.request(..)) ")
public void logAdminLogin(JoinPoint pjp) throws Throwable {System.out.println("Admin Login ...");
}

此时我们在执行一遍：

从这个结果我们看出了什么？

织入确实成功了，在获取AdminName的时候，执行了Admin Login操作。
但是管理员名称获得失败，因为adminService.user.getName()这段代码抛了NPE。
但是很奇怪呀，我AdminService这个属性怎么可能为null呢？我可是有构造函数执行的呀！

那么接下来我们就应该考虑到，是不是AOP操作的时候，这个代理对象有什么特殊的逻辑？请注意，本案例中，AdminService就是其中一个被拦截类。

二. 被拦截类的属性为何是null？

我在Spring源码系列- AOP实现这篇文章说过，关于AOP实现的两种方案的区别：

JDK动态代理：只能对实现了接口的类生成代理，不能针对类。
Cglib代理：针对类进行代理。对指定的类生成一个子类，覆盖其中的方法。（注意对应的方法不要声明为final，否则无法重写）

而针对本文的案例来看，对于AdminService类而言，它并没有实现任何的接口，因此它在AOP代理下的机制是通过Cglib来实现的。可以验证一下：

2.1 原理分析

实际上，上面debug过程中贴的截图，它是AdminService的一个子类，它会覆盖所有public以及protected的方法。而内部的调用则交给原始对象来执行。我们来看下Spring中关于Cglib的一个具体实现：

入口在于CglibAopProxy.getProxy()：

class CglibAopProxy implements AopProxy, Serializable {@Overridepublic Object getProxy(@Nullable ClassLoader classLoader) {// ...// 1.创建Enhancer类，作为主要的操作类Enhancer enhancer = createEnhancer();// ...// 2.设置拦截器Callback[] callbacks = getCallbacks(rootClass);// ...// 3.创建代理对象return createProxyClassAndInstance(enhancer, callbacks);// ...catch}
}

我们看下最后一步，关于代理对象的创建流程：

createProxyClassAndInstance(enhancer, callbacks);

对于这个函数，实际上，CglibAopProxy 还有个子类 ObjenesisCglibAopProxy ，它重写了这个方法。而实际代码跑起来发现，具体的执行逻辑也确实在子类：

我们来看下子类里面的一个大致实现：

@Override
protected Object createProxyClassAndInstance(Enhancer enhancer, Callback[] callbacks) {// 1.创建代理类Class<?> proxyClass = enhancer.createClass();Object proxyInstance = null;//spring.objenesis.ignore默认为false .所以objenesis.isWorthTrying()一般为trueif (objenesis.isWorthTrying()) {try {// 2.创建对应的代理类实例proxyInstance = objenesis.newInstance(proxyClass, enhancer.getUseCache());}// ..}if (proxyInstance == null) {// 3.如果objenesis实例化对象失败，再使用常规的方法，即反射来创建实例try {Constructor<?> ctor = (this.constructorArgs != null ?proxyClass.getDeclaredConstructor(this.constructorArgTypes) :proxyClass.getDeclaredConstructor());ReflectionUtils.makeAccessible(ctor);proxyInstance = (this.constructorArgs != null ?ctor.newInstance(this.constructorArgs) : ctor.newInstance());}// ..}((Factory) proxyInstance).setCallbacks(callbacks);return proxyInstance;
}

首先通过objenesis来实例化一个对象。
如果第一种不成功，再通过普通的反射来实例化一个对象。

然后我们来看下objenesis来实例化一个对象的一个调用栈：

这里大家可以根据这个调用栈，debug过程中，一个个往下看就行了，我贴个栈信息：

newConstructorForSerialization:357, ReflectionFactory (sun.reflect)
invoke0:-1, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:62, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:43, DelegatingMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:498, Method (java.lang.reflect)
newConstructorForSerialization:44, SunReflectionFactoryHelper (org.springframework.objenesis.instantiator.sun)
<init>:41, SunReflectionFactoryInstantiator (org.springframework.objenesis.instantiator.sun)
newInstantiatorOf:68, StdInstantiatorStrategy (org.springframework.objenesis.strategy)
newInstantiatorOf:125, SpringObjenesis (org.springframework.objenesis)
getInstantiatorOf:113, SpringObjenesis (org.springframework.objenesis)
newInstance:102, SpringObjenesis (org.springframework.objenesis)
createProxyClassAndInstance:62, ObjenesisCglibAopProxy (org.springframework.aop.framework)
getProxy:206, CglibAopProxy (org.springframework.aop.framework)

到这里我们知道，最后是通过ReflectionFactory.newConstructorForSerialization()来完成实例化的。而这个方法创建出来的对象是不会初始化类成员变量的。

我们来验证下

public class Test {private User user = new User("LJJ");private final User user2 = new User("LJJ");public String name = "Hello";public final String str = "ssss";public static void main(String[] args) throws Exception {ReflectionFactory reflectionFactory = ReflectionFactory.getReflectionFactory();Constructor constructor = reflectionFactory.newConstructorForSerialization(Test.class, Object.class.getDeclaredConstructor());constructor.setAccessible(true);Test t = (Test) constructor.newInstance();System.out.println(t.user);System.out.println(t.user2);System.out.println(t.name);System.out.println(t.str);}
}

结果如下：

因此，对于本文而言，通过AOP创建的AdminService代理对象它的成员user是一个null值。

2.2 解决

既然我们无法直接从外部访问到这个user，我们可以从内部去访问，我们为user成员添加一个get方法：

public final User user = new User("LJJ");public User getUser() {return user;
}

那么UserService在访问的时候做出更改：

System.out.println("AdminUserName: " + adminService.user.getName());
↓↓↓↓↓↓↓↓
System.out.println("AdminUserName: " + adminService.getUser().getName());

那么再运行一遍结果如下：可见是正常的。

2.2.1 为何加一个 get 方法就可以避免NPE？

我们上文说到过，创建Cglib代理类的实现大概分为三个步骤：

class CglibAopProxy implements AopProxy, Serializable {@Overridepublic Object getProxy(@Nullable ClassLoader classLoader) {// ...// 1.创建Enhancer类，作为主要的操作类Enhancer enhancer = createEnhancer();// ...// 2.设置拦截器Callback[] callbacks = getCallbacks(rootClass);// ...// 3.创建代理对象return createProxyClassAndInstance(enhancer, callbacks);// ...catch}
}

而我们在2.1节中，针对于被拦截类的属性为null的问题，主要围绕着第三步来说的。那么这里，对于我们解决方案而言，仅仅是加了一个user的get方法，就可以通过getUser的方式拿到一个非空对象，也是匪夷所思的。

我们知道第二步中。Spring将拦截器都加入到了DynamicAdvisedInterceptor这个类中，而该类又是MethodInterceptor的实现类。因此具体的Cglib方式的AOP代理必然在其中实现：

private static class DynamicAdvisedInterceptor implements MethodInterceptor, Serializable {@Override@Nullablepublic Object intercept(Object proxy, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {Object oldProxy = null;boolean setProxyContext = false;Object target = null;TargetSource targetSource = this.advised.getTargetSource();try {// 同JDK代理，处理一些自调用的特殊情况，暴露对象if (this.advised.exposeProxy) {oldProxy = AopContext.setCurrentProxy(proxy);setProxyContext = true;}target = targetSource.getTarget();Class<?> targetClass = (target != null ? target.getClass() : null);// 1.获取拦截器链List<Object> chain = this.advised.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(method, targetClass);Object retVal;// 2.若拦截器为空，且方法是可以公共访问的。直接调用源方法if (chain.isEmpty() && Modifier.isPublic(method.getModifiers())) {Object[] argsToUse = AopProxyUtils.adaptArgumentsIfNecessary(method, args);retVal = methodProxy.invoke(target, argsToUse);}else {// 3.进入链中，和jdk 动态代理实现是类似的，只是MethodInvocation实现类不同而已retVal = new CglibMethodInvocation(proxy, target, method, args, targetClass, chain, methodProxy).proceed();}retVal = processReturnType(proxy, target, method, retVal);return retVal;}finally {if (target != null && !targetSource.isStatic()) {targetSource.releaseTarget(target);}if (setProxyContext) {// Restore old proxy.AopContext.setCurrentProxy(oldProxy);}}}
}

我在另外一篇文章Spring常见问题解决 - this指针造成AOP失效说过，下述代码执行的是代理方法，此时就会被Spring拦截，进入intercept()函数，并且在该函数中通过原始对象来执行原始的方法。

retVal = new CglibMethodInvocation(proxy, target, method, args, targetClass, chain, methodProxy).proceed();

那么重点来了：

执行代理方法的时候，除去增强的部分，只针对于原方法而言。此时调用的是原始对象的方法。
那么对于原始对象AdminService而言，user这个成员对象是已经被初始化过的public final User user = new User("LJJ");。
而针对我们的代码调用来说，adminService.getUser().getName() 这段代码，adminService虽然是一个通过Cglib生成的被代理对象，但是当调用getUser()函数的时候，实际上引用的是原始对象。因此这里能够取到一个非空值。

当然，我们也可以通过另外一种方式去创建Cglib实例。也就是通过普通的反射方式，而不是通过objenesis来创建了。我们可以修改启动参数：spring.objenesis.ignore = true 即可：

debug图：首先isWorthTrying(0不再满足了，直接走下面的普通反射逻辑。不再通过objenesis来创建实例了。

然后我们再看下被代理对象里面的user成员变量是否还是null？

2.3 总结

如果一个类没有实现某个接口，那么它在被AOP进行代理的时候，是通过Cglib的方式来创建一个代理对象的。
Cglib创建代理实例的情况下，默认情况下，会优先采用objenesis来创建实例对象，再去通过普通的反射来完成。
objenesis创建实例对象的最底层，则是通过ReflectionFactory.newConstructorForSerialization()来完成实例化的。而这个方法创建出来的对象是不会初始化类成员变量的。 （final修饰的String类型和基础数据类型除外）
因此被代理类对象中的成员变量是null（有个例，但针对于本文是null）。
因此我们可以通过给成员变量添加get方法，在代码编写的时候，避免直接通过 被代理对象.成员变量的方式去使用成员变量，否则容易造成空指针，需要使用对应的get方法去获得。
本质原因是因为，被代理对象中存储了原始对象的一个引用，而get方法是通过原始对象来完成调用的。因此只要原始对象里面，完成了对成员变量的初始化动作，就不会造成NPE。

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