白话Spring源码（九）：Spring AOP原理和相关概念

距上次写完spring bean相关源码的博客已经过了很长时间了，主要是最近自己工作比较忙，但这不是借口还是要继续坚持写下去。好了，下面进入主题。bean相关的已经介绍完了，下面的一大块就是AOP相关的，我们知道AOP是Spring框架的第二个核心。在分析源码以前还是先介绍一下它的原理和里面的一些抽象概念（源码越读越觉得老外的抽象能力就是厉害）。

AOP全程是 Aspect Oriented Programming，即面向切面的编程。通过 AOP，我们可以把一些非业务逻辑的代码，比如安全检查，监控等代码从业务方法中抽取出来，以非侵入的方式与原方法进行协同。这样可以使原方法更专注于业务逻辑，代码结构会更加清晰，便于维护。

但是AOP并非Spring原创的，在spring之前就有一个叫AOP联盟，AOP联盟规范了一套用于规范AOP实现的底层API，通过这些统一的底层API，可以使得各个AOP实现及工具产品之间实现相互移植。而spring只是的 IOC 的基础之上，又实现了一套 AOP 的框架。

其实AOP的原理并不难就是：无非是通过代理模式为目标对象生产代理对象，并将横切逻辑插入到目标方法执行的前后。不过原理归原理，在具体的实现上，很多事情并没想象的那么简单，更何况还要跟IOC结合。

在学习Spring AOP之前我们必须先要理解一些概念，也就是抽象，不然读源码也是一头雾水。

1.连接点 - Joinpoint

程序里每个方法的调用都是连接点。我们怎么理解这句话呢，这里我们可以抽象出几个概念：调用，方法调用。我们直接看代码。

Joinpoint（连接点）：

public interface Joinpoint {

   Object proceed() throws Throwable;

   Object getThis();

   AccessibleObject getStaticPart();   

}

Invocation（调用）

public interface Invocation extends Joinpoint {
   
   Object[] getArguments();

}

MethodInvocation（方法调用）

public interface MethodInvocation extends Invocation
{

    Method getMethod();

}

看完这三个接口正好解释了连接点，而且这三个接口并不了Spring里的，是我上面说的AOP联盟定义的标准，在aopalliance.jar里。

有了这些连接点，接下来要做的事情是对我们感兴趣连接点进行一些横切操作。在操作之前，我们首先要把我们所感兴趣的连接点选中，怎么选中的呢？这就是切点 Pointcut 要做的事情了，继续往下看。

2.切点 - Pointcut

刚刚说到切点是用于选择连接点的，那么应该怎么选呢？在回答这个问题前，我们不妨先去看看 Pointcut 接口的定义。如下：

public interface Pointcut {

	ClassFilter getClassFilter();
	
	MethodMatcher getMethodMatcher();
	
	// could add getFieldMatcher() without breaking most existing code
	
	
	/**
	 * Canonical instance that matches everything.
	 */
	Pointcut TRUE = new Pointcut() {

		public ClassFilter getClassFilter() {
			return ClassFilter.TRUE;
		}

		public MethodMatcher getMethodMatcher() {
			return MethodMatcher.TRUE;
		}

		public String toString() {
			return "Pointcut.TRUE";
		}
	};
	

}

Pointcut 接口中定义了两个接口，分别用于返回类型过滤器和方法匹配器。下面我们再来看一下类型过滤器和方法匹配器接口的定义：

ClassFilter

public interface ClassFilter {
	
	/**
	 * Should the pointcut apply to the given interface or target class?
	 * @param clazz candidate target class
	 * @return whether the advice should apply to this candidate target class
	 */
	boolean matches(Class clazz);


	/**
	 * Canonical instance of a ClassFilter that matches all classes.
	 */
	ClassFilter TRUE = new ClassFilter() {
		public boolean matches(Class clazz) {
			return true;
		}
	};

}

 MethodMatcher 

public interface MethodMatcher {
	
	boolean matches(Method m, Class targetClass);
	
	boolean isRuntime();
	
	boolean matches(Method m, Class targetClass, Object[] args);
	

	MethodMatcher TRUE = new MethodMatcher() {

		public boolean isRuntime() {
			return false;
		}

		public boolean matches(Method m, Class targetClass) {
			return true;
		}

		public boolean matches(Method m, Class targetClass, Object[] args) {
			// should never be invoked as isRuntime returns false
			throw new UnsupportedOperationException();
		}
	};

}

 上面的两个接口均定义了 matches 方法，用户只要实现了 matches 方法，即可对连接点进行选择。

3.通知 - Advice

通知 Advice 即我们定义的横切逻辑，比如我们可以定义一个用于监控方法性能的通知，也可以定义一个安全检查的通知等。如果说切点解决了通知在哪里调用的问题，那么现在还需要考虑了一个问题，即通知在何时被调用？是在目标方法前被调用，还是在目标方法返回后被调用，还在两者兼备呢？Spring 帮我们解答了这个问题，Spring 中定义了以下几种通知类型：

• 前置通知（Before advice）- 在目标方便调用前执行通知
• 后置通知（After advice）- 在目标方法完成后执行通知
• 返回通知（After returning advice）- 在目标方法执行成功后，调用通知
• 异常通知（After throwing advice）- 在目标方法抛出异常后，执行通知
• 环绕通知（Around advice）- 在目标方法调用前后均可执行自定义逻辑

下面我们来看一下通知相关源码

Advice（通知）

public interface Advice {

}

 BeforeAdvice 

public interface BeforeAdvice extends Advice {

}

AfterReturningAdvice

public interface AfterReturningAdvice extends Advice {
	
	void afterReturning(Object returnValue, Method m, Object[] args, Object target) throws Throwable;

}

Interceptor

public interface Interceptor extends Advice {
}

现在我们有了切点 Pointcut 和通知 Advice，由于这两个模块目前还是分离的，我们需要把它们整合在一起。这样切点就可以为通知进行导航，然后由通知逻辑实施精确打击。那怎么整合两个模块呢？答案是，切面。好的，是时候来介绍切面 Aspect 这个概念了

4.切面 - Aspect

切面 Aspect 整合了切点和通知两个模块，切点解决了 where 问题，通知解决了 when 和 how 问题。切面把两者整合起来，就可以解决 对什么方法（where）在何时（when - 前置还是后置，或者环绕）执行什么样的横切逻辑（how）的三连发问题。在 AOP 中，切面只是一个概念，并没有一个具体的接口或类与此对应。不过 Spring 中倒是有一个接口的用途和切面很像，我们不妨了解一下，这个接口就是切点通知器 PointcutAdvisor。我们先来看看这个接口的定义，如下：

Advisor 

public interface Advisor {
	
	boolean isPerInstance();
	
	Advice getAdvice();

}

PointcutAdvisor

public interface PointcutAdvisor extends Advisor {
	
	Pointcut getPointcut();

}

简单来说一下 PointcutAdvisor 及其父接口 Advisor，Advisor 中有一个 getAdvice 方法，用于返回通知。PointcutAdvisor 在 Advisor 基础上，新增了 getPointcut 方法，用于返回切点对象。因此 PointcutAdvisor 的实现类即可以返回切点，也可以返回通知，所以说 PointcutAdvisor 和切面的功能相似。不过他们之间还是有一些差异的，比如看下面的配置：

如上，一个切面中配置了一个切点和两个通知，两个通知均引用了同一个切点，即 pointcut-ref=“helloPointcut”。这里在一个切面中，一个切点对应多个通知，是一对多的关系（可以配置多个 pointcut，形成多对多的关系）。而在 PointcutAdvisor 的实现类中，切点和通知是一一对应的关系。

5.织入 - Weaving

现在我们有了连接点、切点、通知，以及切面等，可谓万事俱备，但是还差了一股东风。这股东风是什么呢？没错，就是织入。所谓织入就是在切点的引导下，将通知逻辑插入到方法调用上，使得我们的通知逻辑在方法调用时得以执行。说完织入的概念，现在来说说 Spring 是通过何种方式将通知织入到目标方法上的。先来说说以何种方式进行织入，这个方式就是通过实现后置处理器 BeanPostProcessor 接口。该接口是 Spring 提供的一个拓展接口，通过实现该接口，用户可在 bean 初始化前后做一些自定义操作。那 Spring 是在何时进行织入操作的呢？答案是在 bean 初始化完成后，即 bean 执行完初始化方法（init-method）。Spring通过切点对 bean 类中的方法进行匹配。若匹配成功，则会为该 bean 生成代理对象，并将代理对象返回给容器。容器向后置处理器输入 bean 对象，得到 bean 对象的代理，这样就完成了织入过程。

 

好了，到这里介绍了AOP原理和相关概念，下面可以开始分析源码了。