SpringAOP学习--SpringAOP简介及原理

前文对AOP做了介绍，实际项目中，一般不会直接上手手动实现aop，而是使用一些高级封装的aop实现，如SpringAOP。
Spring是一个广泛应用的框架，SpringAOP则是Spring提供的一个标准易用的aop框架，依托Spring的IOC容器，提供了极强的AOP扩展增强能力，对项目开发提供了极大地便利。
前文提到AOP的实现有AspectJ、JDK动态代理、CGLIB动态代理，SpringAOP不是一种新的AOP实现，其底层采用的是JDK/CGLIB动态代理。

JDK动态代理回顾

上一篇简单介绍了JDK动态代理如何使用，我们就以此展开SpringAOP原理，和我们自己手写JDK动态代理有何不同！

JDK动态代理使用需要定义一个代理实例的调用拦截处理器InvocationHandler，反射执行目标方法，之前前后可以加入一些额外的代码实现增强。

public interface InvocationHandler {public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)throws Throwable;
}实现类
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {// before do something;Object result = method.invoke(word, args);// after do something;return result;
}

然后和原对象一起可以生成一个代理对象。

Proxy.newProxyInstance(clazz.getClassLoader(), new Class<?>[]{clazz}, invocationHandler)

然后就可以用代理对象替换原对象，执行原对象操作实现代理切面处理。

这里其实还有些点没有细化：

如果当前类有三个方法，只需要对其中一个进行切面，那么我们就需要在invoke方法中对方法判断，不是目标方法就不需要增强而是直接反射执行。
一个类需要进行多次切面，如何有效组织多个切面。

SpringAOP介绍

为了标准化AOP，Spring引入了一套AOP顶级API-- AOP联盟，用来定义和使用AOP。
底层根据配置生成JDK或CGLIB动态代理对象。

AOP联盟

AOP联盟，一群热爱技术的人觉得AOP思想不错，于是打算促进和标准化AOP，定制了一套标准，推动AOP和JAVA发展。
那么AOP联盟的标准是什么呢？
spring-aop jar包中有个目录org.aopalliance，其中存在几个接口，即是AOP联盟提供的AOP标准API。

SpringAOP核心概念

上述中已经出现的关键词有Advice(顶级的通知类/拦截器)、MethodInvocation(方法连接点)、MethodInterceptor(方法拦截器)
SpringAOP在此基础上又增加了几个类，丰富了AOP定义及使用概念，包括

Advisor：包含通知(拦截器)，Spring内部使用的AOP顶级接口，还需要包含一个aop适用判断的过滤器，考虑到通用性，过滤规则由其子接口定义，例如IntroductionAdvisor和PointcutAdvisor，过滤器用于判断bean是否需要被代理

Pointcut: 切点，属于过滤器的一种实现，匹配过滤哪些类哪些方法需要被切面处理，包含一个ClassFilter和一个MethodMatcher，使用PointcutAdvisor定义时需要

ClassFilter：限制切入点或引入点与给定目标类集的匹配的筛选器，属于过滤器的一种实现。过滤筛选合适的类，有些类不需要被处理

MethodMatcher：方法匹配器，定义方法匹配规则，属于过滤器的一种实现，哪些方法需要使用AOP

SpringAOP实现的大致思路：
1.配置获取Advisor (顾问)：拦截器+AOP匹配过滤器，生成Advisor
2.生成代理：根据Advisor生成代理对象，会生成JdkDynamicAopProxy或CglibAopProxy
3.执行代理：代理类执行代理时，从Advisor取出拦截器，生成MethodInvocation(连接点)并执行代理过程

SpringAOP与AOP联盟关系

配置Advisor

这一步对SpringAOP使用者很关键，决定了我们如何定义配置Advisor，即SpringAOP和Aspectj，实际使用配置AOP方式有多种，还区分xml和注解，最终转化处理时我认为只分为这两种。其中Aspectj方式配置AOP应该是最常见应用最广泛的用法了。

前面提到Aspectj是一种静态代理，而SpringAOP是动态代理。但Aspectj的一套定义AOP的API非常好，直观易用。所以Spring引入了Aspectj，但只使用部分注解用来定义配置AOP，在获取Advisor阶段用来生成Advisor，与后面的代理生成和代理增强执行无关！

这两种方式有什么不同呢？

1.直接配置Advisor
实现Advisor接口，定义拦截器和拦截规则(切点)
2.间接配置Advisor
使用Aspectj jar包提供的注解定义AOP配置，由Spring解析配置生成Advisor

下面以一个DEMO看看分别如何配置，为了方便展示，直接使用SpringBoot项目配置，暂时忽略复杂的细节只关注核心配置。
示例全部采用注解方式，不使用XML配置方式

直接配置Advisor

最少需要定义三个类，一个Advisor的实现类，一个Advice实现类（拦截器），一个aop适配过滤器(这里使用的Advisor为派生的PointcutAdvisor ，需要定义PointCut切点)。可以增加一个注解用于AOP埋点，需要给bean哪个方法进行切面，则方法上加上该注解。
Advisor：MyAdvisor，返回一个Advice，
Advice：MyInterceptAdvice，拦截器，invoke方法中可以添加切面逻辑代码
PointCut: MyPointCut，切点，匹配过滤出需要切面的类及方法，查找方法头注解了MyAnnotation的方法。
埋点注解：MyAnnotation

MyAdvisor.java

@Component
public class MyAdvisor implements PointcutAdvisor {@Overridepublic Advice getAdvice() {return new MyInterceptAdvice();}@Overridepublic boolean isPerInstance() {return false;}@Overridepublic Pointcut getPointcut() {return new MyPointCut();}
}

MyInterceptAdvice.java

public class MyInterceptAdvice implements MethodInterceptor {@Overridepublic Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable {System.out.println("go go go MyAdvisor process!!!");return invocation.proceed();}
}

MyPointCut.java

public class MyPointCut implements Pointcut {@Overridepublic ClassFilter getClassFilter() {return new MyClassFilter();}@Overridepublic MethodMatcher getMethodMatcher() {return new MyMethodMatcher();}private class MyMethodMatcher implements MethodMatcher {@Overridepublic boolean matches(Method method, Class<?> targetClass) {Annotation[] annoArray = method.getDeclaredAnnotations();if (annoArray == null || annoArray.length == 0) {return false;}for (Annotation annotation : annoArray) {if (annotation.annotationType() == MyAnnotation.class) {return true;}}return false;}@Overridepublic boolean isRuntime() {return false;}@Overridepublic boolean matches(Method method, Class<?> targetClass, Object... args) {return false;}}private class MyClassFilter implements ClassFilter {@Overridepublic boolean matches(Class<?> clazz) {return AnnotationUtils.isCandidateClass(clazz, MyAnnotation.class);}}
}

需要切面的Service类

@Component
public class TestService {@MyAnnotationpublic void test() {System.out.println("test!");}
}

再定义一个测试类

@Component
public class RunTest {@Autowiredprivate TestService testService;@PostConstructpublic void test() {testService.test();}
}

运行结果：

可以看到除了执行test内容，还执行到了拦截器中的代码，说明这种方式配置AOP生效了。

使用Aspectj间接配置Advisor

一个类就可以了，定义切点和增强方法

@Aspect
@Component
public class AopConfig {@Pointcut("execution(* cn.nec.aop.cnnecaop.service.*.*(..))")public void pointCut() {}public static void main(String[] args) {List<String> aa = Collections.singletonList("aa");System.out.println(aa.size());}@Around("pointCut()")public Object around(ProceedingJoinPoint joinPoin) {System.out.println("go go go MyAspectJ process!!!");Object obj = null;try {obj = joinPoin.proceed();} catch (Throwable throwable) {throwable.printStackTrace();}return obj;}
}

运行结果：

SpringAOP原理

上面介绍了SpringAOP并简单展示了如何使用，下面来看看SpringAOP原理，内部是如何实现的！

AOP入口

SpringAOP是对bean的一种扩展，是后处理器的一种处理。Spring bean在执行初始化方法前后，会使用所有BeanPostProcessor对bean进行特殊处理。Aop代理即是一种对bean特殊处理。

protected Object initializeBean(String beanName, Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {if (System.getSecurityManager() != null) {AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () -> {invokeAwareMethods(beanName, bean);return null;}, getAccessControlContext());}else {invokeAwareMethods(beanName, bean);}Object wrappedBean = bean;if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);}try {invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);}catch (Throwable ex) {throw new BeanCreationException((mbd != null ? mbd.getResourceDescription() : null),beanName, "Invocation of init method failed", ex);}if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);}return wrappedBean;
}

此时用于代理的BeanPostProcessor登场，对需要代理的bean进行代理
对应的BeanPostProcessor为AbstractAutoProxyCreator的子类，执行AbstractAutoProxyCreator.postProcessAfterInitialization()。

@Override
public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) {if (bean != null) {Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);}}return bean;
}/*** Wrap the given bean if necessary, i.e. if it is eligible for being proxied.* @param bean the raw bean instance* @param beanName the name of the bean* @param cacheKey the cache key for metadata access* @return a proxy wrapping the bean, or the raw bean instance as-is*/
protected Object wrapIfNecessary(Object bean, String beanName, Object cacheKey) {if (StringUtils.hasLength(beanName) && 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;}// Create proxy if we have advice.// 获取拦截器，及Advisor，看样子也可以获取Advice！Object[] specificInterceptors = getAdvicesAndAdvisorsForBean(bean.getClass(), beanName, null);if (specificInterceptors != DO_NOT_PROXY) {this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.TRUE);// 生成代理对象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;
}

可以看到代理生成分了两步，获取AdvicesAndAdvisors，然后生成代理对象

获取AdvicesAndAdvisors

分两步，先从容器中获取所有的Advisor，然后用Advisor的PointCut判断是否需要代理

protected List<Advisor> findEligibleAdvisors(Class<?> beanClass, String beanName) {List<Advisor> candidateAdvisors = findCandidateAdvisors();List<Advisor> eligibleAdvisors = findAdvisorsThatCanApply(candidateAdvisors, beanClass, beanName);extendAdvisors(eligibleAdvisors);if (!eligibleAdvisors.isEmpty()) {eligibleAdvisors = sortAdvisors(eligibleAdvisors);}return eligibleAdvisors;
}

获取所有的Advisor

findCandidateAdvisors用于获取所有的Advisor，默认获取直接配置的Advisor。即实现了Advisor的所有bean。
advisors.add(this.beanFactory.getBean(name, Advisor.class));

AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator重写了findCandidateAdvisors，不仅可以获取直接配置得Advisor，还可以获取用AspectJ间接定义的Advisor，即把AspectJ定义的bean转化为Advisor。

所以使用AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator可以同时支持两种配置AOP方式！

@Override
protected List<Advisor> findCandidateAdvisors() {// Add all the Spring advisors found according to superclass rules.List<Advisor> advisors = super.findCandidateAdvisors();// Build Advisors for all AspectJ aspects in the bean factory.if (this.aspectJAdvisorsBuilder != null) {advisors.addAll(this.aspectJAdvisorsBuilder.buildAspectJAdvisors());}return advisors;
}

获取AspectJ间接定义的Advisor

if (this.advisorFactory.isAspect(beanType)) {aspectNames.add(beanName);AspectMetadata amd = new AspectMetadata(beanType, beanName);if (amd.getAjType().getPerClause().getKind() == PerClauseKind.SINGLETON) {MetadataAwareAspectInstanceFactory factory =new BeanFactoryAspectInstanceFactory(this.beanFactory, beanName);List<Advisor> classAdvisors = this.advisorFactory.getAdvisors(factory);if (this.beanFactory.isSingleton(beanName)) {this.advisorsCache.put(beanName, classAdvisors);}else {this.aspectFactoryCache.put(beanName, factory);}advisors.addAll(classAdvisors);}else {// Per target or per this.if (this.beanFactory.isSingleton(beanName)) {throw new IllegalArgumentException("Bean with name '" + beanName +"' is a singleton, but aspect instantiation model is not singleton");}MetadataAwareAspectInstanceFactory factory =new PrototypeAspectInstanceFactory(this.beanFactory, beanName);this.aspectFactoryCache.put(beanName, factory);advisors.addAll(this.advisorFactory.getAdvisors(factory));}}
}

查找过滤合适的Advisor

findAdvisorsThatCanApply用于查找可用的Advisor，遍历所有的Advisor，使用Advisor的PointCut执行匹配方法，对bean Class的方法挨个进行匹配，能匹配到说明该Advisor合格，加入到返回结果中，这里只展示了其中一种切点的处理逻辑–PointcutAdvisor。

public static boolean canApply(Pointcut pc, Class<?> targetClass, boolean hasIntroductions) {Assert.notNull(pc, "Pointcut must not be null");if (!pc.getClassFilter().matches(targetClass)) {return false;}MethodMatcher methodMatcher = pc.getMethodMatcher();if (methodMatcher == MethodMatcher.TRUE) {// No need to iterate the methods if we're matching any method anyway...return true;}IntroductionAwareMethodMatcher introductionAwareMethodMatcher = null;if (methodMatcher instanceof IntroductionAwareMethodMatcher) {introductionAwareMethodMatcher = (IntroductionAwareMethodMatcher) methodMatcher;}Set<Class<?>> classes = new LinkedHashSet<>();if (!Proxy.isProxyClass(targetClass)) {classes.add(ClassUtils.getUserClass(targetClass));}classes.addAll(ClassUtils.getAllInterfacesForClassAsSet(targetClass));for (Class<?> clazz : classes) {Method[] methods = ReflectionUtils.getAllDeclaredMethods(clazz);for (Method method : methods) {if (introductionAwareMethodMatcher != null ?introductionAwareMethodMatcher.matches(method, targetClass, hasIntroductions) :methodMatcher.matches(method, targetClass)) {return true;}}}return false;
}

过滤规则扩展

直接实现Advisor，和实现Advisor的扩展接口有什么区别？
Advisor是顶级接口，其实器残缺的，没有给出过滤匹配的方式
扩展接口IntroductionAdvisor和PointcutAdvisor。

Advisor没有过滤匹配规则，会匹配所有bean（不包含特殊bean）
IntroductionAdvisor给出了class类型过滤方式，会匹配限定类型的bean
PointcutAdvisor给出了class类型+方法匹配过滤方式，会匹配限定类型限定方法的bean。

显然PointcutAdvisor功能最强大，适用性和实用性最强

public static boolean canApply(Advisor advisor, Class<?> targetClass, boolean hasIntroductions) {if (advisor instanceof IntroductionAdvisor) {return ((IntroductionAdvisor) advisor).getClassFilter().matches(targetClass);}else if (advisor instanceof PointcutAdvisor) {PointcutAdvisor pca = (PointcutAdvisor) advisor;return canApply(pca.getPointcut(), targetClass, hasIntroductions);}else {// It doesn't have a pointcut so we assume it applies.return true;}
}

生成代理对象及代理执行

使用可用的Advisor和当前bean对象生成动态代理对象

给出简化版源码

ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();
Advisor[] advisors = buildAdvisors(beanName, specificInterceptors);
proxyFactory.getProxy(getProxyClassLoader());?createAopProxy().getProxy(classLoader);

createAopProxy用于创建代理类，进入源码可以看到支持两种代理方式，其中JDK动态代理需要bean实现接口。

public AopProxy createAopProxy(AdvisedSupport config) throws AopConfigException {if (config.isOptimize() || config.isProxyTargetClass() || hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(config)) {Class<?> targetClass = config.getTargetClass();if (targetClass == null) {throw new AopConfigException("TargetSource cannot determine target class: " +"Either an interface or a target is required for proxy creation.");}if (targetClass.isInterface() || Proxy.isProxyClass(targetClass)) {return new JdkDynamicAopProxy(config);}return new ObjenesisCglibAopProxy(config);}else {return new JdkDynamicAopProxy(config);}
}

JDK动态代理类

直接看代码

public Object getProxy(@Nullable ClassLoader classLoader) {if (logger.isTraceEnabled()) {logger.trace("Creating JDK dynamic proxy: " + this.advised.getTargetSource());}Class<?>[] proxiedInterfaces = AopProxyUtils.completeProxiedInterfaces(this.advised, true);findDefinedEqualsAndHashCodeMethods(proxiedInterfaces);return Proxy.newProxyInstance(classLoader, proxiedInterfaces, this);
}

是不是熟悉了，和手动定义JDK动态代理一样，核心就是
Proxy.newProxyInstance(clazz.getClassLoader(), new Class<>[]{clazz}, invocationHandler)。

再来看看核心方法invoke，仍然是精简版的源码

// Get the interception chain for this method.
List<Object> chain = this.advised.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(method, targetClass);// Check whether we have any advice. If we don't, we can fallback on direct
// reflective invocation of the target, and avoid creating a MethodInvocation.
if (chain.isEmpty()) {// We can skip creating a MethodInvocation: just invoke the target directly// Note that the final invoker must be an InvokerInterceptor so we know it does// nothing but a reflective operation on the target, and no hot swapping or fancy proxying.Object[] argsToUse = AopProxyUtils.adaptArgumentsIfNecessary(method, args);retVal = AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(target, method, argsToUse);
}
else {// We need to create a method invocation...MethodInvocation invocation =new ReflectiveMethodInvocation(proxy, target, method, args, targetClass, chain);// Proceed to the joinpoint through the interceptor chain.retVal = invocation.proceed();
}

从Advisor中获取拦截器，然后生成一个连接点(ReflectiveMethodInvocation)，包含链接器和代理信息，执行连接点的proceed方法，会链式调用拦截器，执行所有的切面代码。

public Object proceed() throws Throwable {// We start with an index of -1 and increment early.if (this.currentInterceptorIndex == this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers.size() - 1) {return invokeJoinpoint();}Object interceptorOrInterceptionAdvice =this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers.get(++this.currentInterceptorIndex);if (interceptorOrInterceptionAdvice instanceof InterceptorAndDynamicMethodMatcher) {// Evaluate dynamic method matcher here: static part will already have// been evaluated and found to match.InterceptorAndDynamicMethodMatcher dm =(InterceptorAndDynamicMethodMatcher) interceptorOrInterceptionAdvice;Class<?> targetClass = (this.targetClass != null ? this.targetClass : this.method.getDeclaringClass());if (dm.methodMatcher.matches(this.method, targetClass, this.arguments)) {return dm.interceptor.invoke(this);}else {// Dynamic matching failed.// Skip this interceptor and invoke the next in the chain.return proceed();}}else {// It's an interceptor, so we just invoke it: The pointcut will have// been evaluated statically before this object was constructed.return ((MethodInterceptor) interceptorOrInterceptionAdvice).invoke(this);}
}

CGLIB动态代理类

动态生成字节码并在内存中创建代理类，具体不甚了解，和JDK大致相似，看看怎么执行的

public 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 {if (this.advised.exposeProxy) {// Make invocation available if necessary.oldProxy = AopContext.setCurrentProxy(proxy);setProxyContext = true;}// Get as late as possible to minimize the time we "own" the target, in case it comes from a pool...target = targetSource.getTarget();Class<?> targetClass = (target != null ? target.getClass() : null);List<Object> chain = this.advised.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(method, targetClass);Object retVal;// Check whether we only have one InvokerInterceptor: that is,// no real advice, but just reflective invocation of the target.if (chain.isEmpty() && Modifier.isPublic(method.getModifiers())) {// We can skip creating a MethodInvocation: just invoke the target directly.// Note that the final invoker must be an InvokerInterceptor, so we know// it does nothing but a reflective operation on the target, and no hot// swapping or fancy proxying.Object[] argsToUse = AopProxyUtils.adaptArgumentsIfNecessary(method, args);retVal = methodProxy.invoke(target, argsToUse);}else {// We need to create a method invocation...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);}}
}

执行时生成的连接点为CglibMethodInvocation，是JDK动态代理连接点ReflectiveMethodInvocation的子类，执行的还是ReflectiveMethodInvocation的proceed方法

总结

SpringAOP不是一种新的AOP实现，使用JDK动态代理和CGLIB动态代理实现
SpringAOP配置方式核心是Advisor，可以自定义Advisor，也可以通过AspectJ间接定义Advisor
SpringAOP的实现遵循了AOP联盟规范，AOP联盟顶级API接口贯穿了整个AOP过程

先自我介绍一下，小编13年上师交大毕业，曾经在小公司待过，去过华为OPPO等大厂，18年进入阿里，直到现在。深知大多数初中级java工程师，想要升技能，往往是需要自己摸索成长或是报班学习，但对于培训机构动则近万元的学费，着实压力不小。自己不成体系的自学效率很低又漫长，而且容易碰到天花板技术停止不前。因此我收集了一份《java开发全套学习资料》送给大家，初衷也很简单，就是希望帮助到想自学又不知道该从何学起的朋友，同时减轻大家的负担。添加下方名片，即可获取全套学习资料哦