SpringAOP实现原理

概述
代理类型
2.1 静态代理
2.2 动态代理
2.2.1 JDK动态代理
2.2.2 CGLIB动态代理
2.3 何时使用JDK动态代理还是CGLIB？
相关术语
织入方式
通知类型
事务的特性
事务的隔离级别
事务的传播行为
事务的管理方式

1. 概述

SpringAOP（Aspect Orient Programming）是一种设计思想，称为面向切面编程，利用横切技术剖析对象内部，将业务之间共同调用的逻辑提取并封装为一个可复用的模块，这个模块被命名为切面（Aspect），该模块减少系统中的重复代码，降低模块间的耦合度，可用于日志、权限认证、事务管理等。

SpringAOP思想的实现一般都是基于代理模式，在Java中采用JDK动态代理模式，但是JDK动态代理模式只能代理接口而不能代理类。因此SpringAOP会在CGLIB、JDK动态代理之间进行切换。

2. 代理类型

SpringAOP的实现是基于代理模式，代理类型包括：静态代理、动态代理。

2.1 静态代理

AspectJ（编译时增强）使用的是静态代理。所谓静态代理指的是，AOP框架会在编译阶段生成AOP代理类，它会在编译阶段将AspectJ植入到Java字节码中，运行的时候就是增强后的AOP对象。

AspectJ实现方式上依赖于特殊的AJC编译器，它并非是SpringAOP框架的一部分，而是SpringAOP使用了AspectJ的Annotation（注解），用来定义切面、切点等功能。

2.2 动态代理

SpringAOP使用的是动态代理。所谓动态代理指的是，AOP框架不会去修改字节码，而是每次运行时在内存中临时为方法生成一个AOP对象，这个AOP对象包含了目标对象的全部方法，并且在特定的切点做了增强处理，并回调原对象的方法。

2.2.1 JDK动态代理

JDK动态代理要求被代理类必须实现一个接口，核心是InvocationHandler接口和Proxy类。JDK动态代理调用了Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h)，通过该方法生成字节码，动态的创建一个代理类。interfaces参数是该动态类所继承的所有接口，而继承InvocationHandler接口的类则是实现在调用代理接口方法前后的具体逻辑。当

我们调用代理类对象的方法时，都会委托到InvocationHandler.invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)方法，代理类对象作为proxy参数传入，参数method标识了我们具体调用的是代理类的哪个方法，args为这个方法的参数。

public interface PersonService {
    void speak(String content);
}

public class UserServiceImpl implements PersonService {
    @Override
    public void speak(String content) {
        System.out.println("speak被调用了===" + content);
    }
}

public class JDKProxy implements InvocationHandler {
    private Object proxy;
    public JDKProxy(Object proxy) {
        this.proxy = proxy;
    }
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        Object object = method.invoke(this.proxy, args);
        return object;
    }
    public static void main(String[] args) {
        PersonService person = (PersonService) Proxy.newProxyInstance(PersonService.class.getClassLoader(), 
                new Class[]{PersonService.class}, new JDKProxy(new UserServiceImpl()));
        person.speak("我是用户");
    }
}

2.2.2 CGLIB动态代理

CGLIB（Code Generation Library）底层使用了ASM（一个短小精悍的字节码操作框架）来操作字节码生成新的类，除了CGLIB库外，脚本语言（如Groovy何BeanShell）也使用ASM生成字节码。

CGLIB既能代理接口也能代理类，如果某个类被标记为final，是无法使用CGLIB做动态代理。

2.3 何时使用JDK动态代理还是CGLIB？

如果目标对象实现了接口，默认情况下会采用JDK的动态代理实现AOP。
如果目标对象实现了接口，可以强制使用CGLIB实现AOP。
如果目标对象没有实现了接口，必须采用CGLIB库，Spring会自动在JDK动态代理和CGLIB之间转换。

如果目标类没有实现接口，那么SpringAOP会选择使用CGLIB动态代理目标类。

3. 相关术语

切面（Aspect）：切面是通知和切点的结合，通知和切点共同定义了切面的全部内容，一般使用@Aspect实现切面的定义；
通知（Advice）：通知定义了切面是什么以及何时使用，如Before、After；
切点（PonitCut）：切点定义了在何处应用连接点（JoinPonit），通常使用明确的类和方法名称，或是利用正则表达式定义所匹配的类和方法名称来指定这些切点；
连接点（JoinPonit）：连接点是在应用执行过程中能够插入切面的一个点，这个点可以是调用方法时、抛出以异常时、甚至修改一个字段时；
目标对象（Target）：需要被代理的类，如UserService；
织入（Weaving）：织入是把切面应用到目标对象并创建新的代理对象的过程。

4. 织入方式

编译时织入：需要特殊的编译器，如AspectJ；
类加载时织入：需要特殊的类加载器，如ClassLoader；
运行时织入：Spring采用动态代理的方式实现运行时织入，如SpringAOP。

5. 通知类型

前置通知（Before）：在目标方法被调用之前调用通知功能；
后置通知（After）：在目标方法执行完成之后调用通知，此时不会关心方法的输出是什么；
返回通知（After-returning）：在目标方法成功执行之后调用通知；
异常通知（After-throwing）：在目标方法抛出异常后调用通知；
环绕通知（Around）：在被通知的方法调用之前和调用之后执行自定义的行为。

6. 事务的特性

原子性（Atomacity）：事务包含的操作要么全部成功，要么全部失败，即使回滚也不会对数据库产生影响。
一致性（Consistency）：事务必须使数据从一个一致性状态变换到另一个一致性状态，也就是说当一个系统在一致状态下更新后，系统中所有数据都保持一致。
隔离性（Isolation）：当多个用户并发访问数据库时，比如操作同一张表时，数据库为每一个用户开启的事务，不能被其他事务的操作所干扰，多个并发事务之间相互隔离。
持久性（Durability）：事务一旦被提交，对数据库中的数据的改变就是永久性的，即使数据库系统遇到故障也不会丢失提交事务的操作。

7. 事务的隔离级别

TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT：使用后端数据库默认的隔离级别，MySQL默认采用的REPEATABLE_READ隔离级别。Oracle默认采用的READ_COMMITTED隔离级别。
读未提交（TransactionDefinition.ISOLATION_READ_UNCOMMITTED）：在这种隔离级别下可能会出现脏读，事务A读取了事务B更新的数据，然后B回滚操作，那么A读取到的数据是脏数据。
读已提交（TransactionDefinition.ISOLATION_READ_COMMITTED）：在这种隔离级别下可能会出现不可重复读，指事务A多次读取同一条数据，事务B在事务A多次读取的过程中，对数据做了更新并提交，导致事务A多次读取的数据不一致。（可避免脏读的发生，MySQL默认的隔离级别）
可重复读（TransactionDefinition.ISOLATION_REPEATABLE_READ）：在这种隔离级别下可能会出现幻读。指在一个事务内，多次读取一个范围内的数据，发现多次读取的结果不一致（记录可能会增多或减少）。例如事务T1在读取一个范围内数据时结果为空，然后事务T2插入了N条数据并提交事务，事务T1再次读取时结果依然为空，然后事务T1插入了M条数据之后再次查询时结果为N+M条数据，这就发生了幻读。（可避免脏读、不可重复读的发生）
可串行化（TransactionDefinition.ISOLATION_SERIALIZABLE）：就是以锁表的方式（类似于Java多线程中的锁）使得其他的线程只能在锁外等待。（可避免脏读、不可重复读、幻读的发生）

8. 事务的传播行为

PROPAGATION_REQUIRED：如果当前没有事务，就创建一个新事务。如果当前存在事务，就加入该事务。
PROPAGATION_SUPPORTS：支持当前事务，如果当前存在事务，就加入该事务，如果当前不存在事务，就以非事务执行。
PROPAGATION_MANDATORY：支持当前事务，如果当前存在事务，就加入该事务，如果当前不存在事务，就抛出异常。
PROPAGATION_REQUIRES_NEW：创建新事务，无论当前存不存在事务，都创建新事务。
PROPAGATION_NOT_SUPPORTED：以非事务方式执行操作，如果当前存在事务，就把当前事务挂起。
PROPAGATION_NEVER：以非事务方式执行，如果当前存在事务，则抛出异常。
PROPAGATION_NESTED：如果当前存在事务，则在嵌套事务内执行。如果当前没有事务，则执行与PROPAGATION_REQUIRED类似的操作。

9. 事务的管理方式

编程式事务管理：使用TransactionTemplate。
声明式事务管理：建立在AOP之上的，其本质是通过AOP功能，对方法前后进行拦截，将事务处理的功能编织到拦截的方法中，也就是在目标方法开始之前加入一个事务，在执行完目标方法之后根据执行情况提交或者回滚事务。

Spring事务的本质其实就是数据库对事务的支持，没有数据库的事务支持，Spring是无法提供事务功能的。真正的数据库层的事务提交和回滚是通过binlog或者redo log实现的。