Spring AOP浅析(二) AOP实现分析

前文介绍了代理模式及实现，但想要实现一个完整的AOP框架还远远不够，接下来我们来分析一下Spring是如何实现AOP的。

1 AOP体系结构

下图AOP联盟定义的AOP体系结构，大致分为从使用到实现的三个层次。整篇文章都将按照这三个层次进行分析

1.1 层次3:语言和开发环境

• 基础:可以视为待增强对象
• 切面:通常包含对于基础的增强应用
• 配置:指配置环境或编织配置,将基础和切面结合起来，从而实现对目标对象的编织实现

Spring使用Java语言来实现增强对象和切面，并为这两者提供配置环境;对于编织配置，可以使用IoC容器来完成，而Ioc恰恰是Spring的强项。

1.2 层次2:面向方面系统

面向方面系统为上层的语言与开发环境提供支持，将基础、切面和配置封装成面向方面中的逻辑模型。

1.3 层次1:底层编织实现模块

将编织逻辑进行实现的技术。
前文所述的两种动态代理技术就是在这个层面进行应用。

2 Spring AOP实现

我们从上到下的看看Spring如何实现AOP的。整个AOP框架逻辑流程很复杂，这里就只对在目标对象在单例模式下并使用JDK动态代理的AOP进行分析。

2.1 层次3:语言和开发环境

2.1.1 基础

在Spring中，基础就是你配置的Bean对象，这个Bean对象可以配置在XML中，也可以使用注解进行配置,如

2.1.2 切面

在Spring中，切面由切点和通知组成，由使用者进行定义.

PointCut切点

决定Advice通知应该作用于哪个连接点，也就是通过切点定义哪些方法需要增强。

PointCut接口是所有切点实现的基本接口，其中定义了MethodMatcher方法，用来判断当前方法是否需要增强。可以通过不同的方式进行判断，如JdkRegexpMethodPointcut类使用正则表达式进行匹配，还可以使用类限定名，切点表达式等方式进行匹配。

Advice通知

通知定义在连接点做什么，为切面增强提供织入接口。Advice接口是AOP联盟定义的统一接口，Spring对这个接口进行了细化和扩展，如BeforeAdvice,AfterAdvice,ThrowsAdvice

Advisor通知器

通知器将通知和切点结合起来，为Spring配置AOP容器提供便利。

2.1.3 配置

对基础和切面进行配置，使之对基础进行增强.Spring实现多种方式的配置，ProxyFactoryBean完成声明式配置，ProxyFactory完成编程式配置。AspectJProxyFactory将Spring和Aspectj集成。

2.1.4 使用ProxyFactoryBean的示例

applicationContext.xml

    
    
    
    
    
    
        
            
        

        
            request
        
    
    
    
        
        
            
        
        
            
                requestAdvisor
            
        
    

RequestBeforeAdvice.java

public class RequestBeforeAdvice implements MethodBeforeAdvice{
    private void before(String param) throws Throwable{
        if(!param.equals("magicalwolf"))
            throw new IllegalArgumentException();
    }
    @Override
    public void before(Method method, Object[] args, Object target)
            throws Throwable {
        before((String)args[0]);
    }
}

Main.java

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
        Subject proxy= (Subject) context.getBean("requestAOP");
        proxy.request("magicalwolf");
        proxy.request("hello");
    }
}

层次3主要定义了开发人员如何使用AOP，Spring在背后将进行逻辑模型的封装工作

2.2 层次2:面向方面系统

我们从ProxyFactoryBean出发，看看面向方面系统是如何对target目标起作用的。

2.2.1 ProxyFactoryBean的继承关系

• ProxyFactoryBean类负责具体AOP代理对象的生成
• ProxyCreateSupport类是创建AOP代理对象的一个辅助类
• AdvisedSupport类封装了对通知和通知器相关的操作
• ProxyConfig类为子类提供配置属性

2.2.2 生成代理对象跟踪

从FactoryBean中获取对象，是以getObject()方法为入口，在ProxyFactoryBean也是如此，getObject()方法对目标对象进行增强处理。

2.2.2.1 public Object getObject()

首先对通知器链进行初始化，生成代理对象时如果是单例模式调用getSingletonInstance(),此处只分析单例的情况

public Object getObject() throws BeansException {
    initializeAdvisorChain();//初始化通知器链(2.2.2.2)
    if (isSingleton()) {
        return getSingletonInstance();//生成Singleton的代理对象(2.2.2.3)
    }
    else {
        if (this.targetName == null) {
            logger.warn("Using non-singleton proxies with singleton targets is often undesirable. " +
                    "Enable prototype proxies by setting the 'targetName' property.");
        }
        return newPrototypeInstance();
    }
}

2.2.2.2 private synchronized void initializeAdvisorChain()

初始化通知器链，此方法是线程安全的

private synchronized void initializeAdvisorChain() throws AopConfigException, BeansException {
    if (this.advisorChainInitialized) {
        return;
    }
    /检查interceptorNames是否为空，interceptorNames是一个String[]
    if (!ObjectUtils.isEmpty(this.interceptorNames)) {
        //检查beanFactory是否为null，此处的beanFactory是Spring的Bean工厂,直接从容器中获得配置的通知器
        if (this.beanFactory == null) {
            throw new IllegalStateException("No BeanFactory available anymore (probably due to serialization) " +
                    "- cannot resolve interceptor names " + Arrays.asList(this.interceptorNames));
        }

        // Globals can't be last unless we specified a targetSource using the property...
        if (this.interceptorNames[this.interceptorNames.length - 1].endsWith(GLOBAL_SUFFIX) &&
                this.targetName == null && this.targetSource == EMPTY_TARGET_SOURCE) {
            throw new AopConfigException("Target required after globals");
        }

        // 通过Bean Name获得通知器
        for (String name : this.interceptorNames) {
            if (logger.isTraceEnabled()) {
                logger.trace("Configuring advisor or advice '" + name + "'");
            }
            //GLOBAL_SUFFIX = "*"，说明这个通知器是全局通知器
            if (name.endsWith(GLOBAL_SUFFIX)) {
                if (!(this.beanFactory instanceof ListableBeanFactory)) {
                    throw new AopConfigException(
                            "Can only use global advisors or interceptors with a ListableBeanFactory");
                }
                addGlobalAdvisor((ListableBeanFactory) this.beanFactory,
                        name.substring(0, name.length() - GLOBAL_SUFFIX.length()));
            }

            else {
                // 添加一个命名的通知器，检查是singleton还是prototype
                Object advice;
                if (this.singleton || this.beanFactory.isSingleton(name)) {
                    // 获得一个Advice或Advisor
                    advice = this.beanFactory.getBean(name);
                }
                else {
                    // It's a prototype Advice or Advisor: replace with a prototype.
                    // Avoid unnecessary creation of prototype bean just for advisor chain initialization.
                    advice = new PrototypePlaceholderAdvisor(name);
                }
                addAdvisorOnChainCreation(advice, name);//添加通知器到通知器列表(2.2.6)
            }
        }
    }

    this.advisorChainInitialized = true;
}

2.2.2.3 private synchronized Object getSingletonInstance()

private synchronized Object getSingletonInstance() {
    //singletonInstance为缓存的单例对象，如果存在就直接返回
    if (this.singletonInstance == null) {
        this.targetSource = freshTargetSource();//targetSource在AdvisedSupport中定义，用来获得目标对象
        if (this.autodetectInterfaces && getProxiedInterfaces().length == 0 && !isProxyTargetClass()) {
            //依靠AOP框架告诉我们哪个接口被代理
            Class targetClass = getTargetClass();
            if (targetClass == null) {
                throw new FactoryBeanNotInitializedException("Cannot determine target class for proxy");
            }
            //设置代理接口，在AdvisedSupport中定义了interfaces列表
            setInterfaces(ClassUtils.getAllInterfacesForClass(targetClass, this.proxyClassLoader));
        }
        super.setFrozen(this.freezeProxy);
        //使用ProxyFactory生成需要的Proxy
        this.singletonInstance = getProxy(createAopProxy());
        //getProxy（2.2.2.4），createAopProxy(2.2.2.5)
    }
    return this.singletonInstance;
}

2.2.2.4 protected Object getProxy(AopProxy aopProxy)

AopProxy是一个接口，有两个子类实现，一个是ObjenesisCglibAopProxy,一个是JdkDynamicProxy.分别通过CGLIB和JDK来生成需要的Proxy代理对象

protected Object getProxy(AopProxy aopProxy) {
    //通过AopProxy得到代理对象
    return aopProxy.getProxy(this.proxyClassLoader);
}

2.2.2.5 protected final synchronized AopProxy createAopProxy()

此方法在ProxyCreatorSupport中定义，具体是通过AopProxyFactory来获得AopProxy，AopProxyFactory默认的工厂实现是DefaultAopProxyFactory，生成哪一种AopProxy就在此类中定义

protected final synchronized AopProxy createAopProxy() {
    if (!this.active) {
        activate();
    }
    return getAopProxyFactory().createAopProxy(this);
}

DefaultAopProxyFactory中的createAopProxy方法

public AopProxy createAopProxy(AdvisedSupport config) throws AopConfigException {
    if (config.isOptimize() || config.isProxyTargetClass() || hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(config)) {
        Class targetClass = config.getTargetClass();
        //检查目标对象是否存在
        if (targetClass == null) {
            throw new AopConfigException("TargetSource cannot determine target class: " +
                    "Either an interface or a target is required for proxy creation.");
        }
        //如果是接口类使用JDK生成Proxy
        if (targetClass.isInterface()) {
            return new JdkDynamicAopProxy(config);
        }
        //否则用cglib
        return new ObjenesisCglibAopProxy(config);
    }
    else {
        return new JdkDynamicAopProxy(config);
    }
}

JdkDynamicAopProxy中的getObject方法，这里我们可以看到熟悉的Proxy.newProxyInstance()方法

public Object getProxy(ClassLoader classLoader) {
    if (logger.isDebugEnabled()) {
        logger.debug("Creating JDK dynamic proxy: target source is " + this.advised.getTargetSource());
    }
    Class[] proxiedInterfaces = AopProxyUtils.completeProxiedInterfaces(this.advised);
    findDefinedEqualsAndHashCodeMethods(proxiedInterfaces);
    return Proxy.newProxyInstance(classLoader, proxiedInterfaces, this);
}

2.2.2.6 private void addAdvisorOnChainCreation(Object next, String name)

namedBeanToAdvisor方法会将next对象包装为Advisor对象，并添加到Advisor集合中

private void addAdvisorOnChainCreation(Object next, String name) {
    Advisor advisor = namedBeanToAdvisor(next);
    if (logger.isTraceEnabled()) {
        logger.trace("Adding advisor with name '" + name + "'");
    }
    addAdvisor(advisor);
}

在namedBeanToAdvisor方法中，会使用DefaultAdvisorAdapterRegistry的warp方法对next对象进行包装.通知器是由切点和通知组成，如果只配置了通知，则切点为默认的TruePointcut,它对任何方法的匹配都将返回true

public Advisor wrap(Object adviceObject) throws UnknownAdviceTypeException {
    //如果对象已经是Advisor直接返回
    if (adviceObject instanceof Advisor) {
        return (Advisor) adviceObject;
    }
    //检查类型
    if (!(adviceObject instanceof Advice)) {
        throw new UnknownAdviceTypeException(adviceObject);
    }
    Advice advice = (Advice) adviceObject;
    if (advice instanceof MethodInterceptor) {
        // 包装为默认切点通知器
        return new DefaultPointcutAdvisor(advice);
    }
    for (AdvisorAdapter adapter : this.adapters) {
        // 检查是否匹配
        if (adapter.supportsAdvice(advice)) {
            return new DefaultPointcutAdvisor(advice);
        }
    }
    throw new UnknownAdviceTypeException(advice);
}

通过以上的分析，我们已经得到了代理对象，至此层次2的工作已经完成了，层次3获得的配置模型，在配置逻辑的应用下向AOP模型转换，接下来该层次1的实现了

2.2 层次1:底层编织实现模块

在生成代理对象的时候，相关的拦截器已经配置完成，拦截器起作用是通过对方法进行回掉完成的。

2.2.1 使用JDK代理的实现

前文提到过，在JDK代理中方法回掉的入口是在invoke方法中。而JdkDynamicAopProxy实现了InvocationHandler接口，方法回掉逻辑也定义在其中.

public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
    MethodInvocation invocation;
    Object oldProxy = null;
    boolean setProxyContext = false;

    TargetSource targetSource = this.advised.targetSource;
    Class targetClass = null;
    Object target = null;

    try {
        if (!this.equalsDefined && AopUtils.isEqualsMethod(method)) {
            // 目标没有实现自己的equals方法
            return equals(args[0]);
        }
        if (!this.hashCodeDefined && AopUtils.isHashCodeMethod(method)) {
            // 目标没有实现自己的hashCodes方法
            return hashCode();
        }
        if (!this.advised.opaque && method.getDeclaringClass().isInterface() &&
                method.getDeclaringClass().isAssignableFrom(Advised.class)) {
            // 根据代理对象的配置调用服务，如果是Advised接口的实现类，则直接调用
            return AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(this.advised, method, args);
        }

        Object retVal;

        if (this.advised.exposeProxy) {
            // Make invocation available if necessary.
            oldProxy = AopContext.setCurrentProxy(proxy);
            setProxyContext = true;
        }

        // 有可能为null.尽可能减少拥有目标对象的时间，在这种情况下对象来自于对象池
        target = targetSource.getTarget();
        if (target != null) {
            targetClass = target.getClass();
        }

        // 获得这个方法的连接器链
        List