从源码层面学习Spring中AOP代理创建过程

目录

为什么Spring中存在AOP

什么是面向切面

什么是动态代理

AOP源码解读

总结

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为什么Spring中存在AOP

凡是学一样东西，要知其先后。对于Spring来说，其中2大核心IoC和AoP。对于IoC来说控制反转，对于项目中的类（bean）你直接交给Spring就行了，你想使用直接从我这里拿。当项目不断的更新迭代，需要在原有的基础上不断的增加逻辑。可能没有AoP之前，对于程序员来说可能会使用代理模式来对其解耦，此时又有啥静态代理，动态代理的。那么，对于Spring的开发人员来说，他们觉得你们项目中的类（bean）已经交给我处理了，那么他们又考虑到项目不断的更新迭代，所以干脆再造一个AoP这玩意，底层帮你们把动态代理给封装好，只需要开发者指定一下切面、切点、通知的一些映射就行，通过几个注解就能完成项目迭代的增强逻辑。

什么是面向切面

那么什么是面向切面呢？在没接触AoP之前，大家都知道Java是一个面向对象的语言，而Spring又是Java的一个框架。那么面向对象和面向切面他们又有什么瓜果呢？从官方的话来说，面向切面是对面向对象的一个延续，也是一种思想。顾名思义，切面，可以理解为在原有的代码下，我们选择一个切入点，将我们的通知（增强逻辑）给切进原有代码中。在不改变原有代码的情况下，就完成了一些功能的加强。完全的解耦，所以就流行一句面向切面编程。

切面、切点、通知的介绍。这里都是笔者自己的理解

切点：从哪里地方动刀切进去，就是说需要代理的某个方法

通知：代理增强的逻辑

切面：点成线，线程面。所以也就是由1个或者N个切点+通知组成一个面

什么是动态代理

而面向切面的实现就是基于动态代理来实现。 那么，动态代理又是啥？动...态，就可以理解为某天你的leader叫你把一段日志插入到一段代码中，你使用到代理的思想来实现，此时，就区分静态代理和动态代理，静态代理就需要你手动创建原有类的实现类然后完成增强逻辑，也可以实现，然后你的leader又叫你把其他N个类都做一下增强，那么你用静态代理来实现就需要把N个类都实现然后做增强。此时动态代理说你这样太愚蠢啦，看我的，我直接根据某种技术，直接可以生成一个他的代理类，你只需要把增强的逻辑写好，我通过某种技术生成代理类的时候，帮你把增强逻辑给放入到代理类中，不管你有多少个类需要代理，你只需要把增强逻辑写好就行，其他的交给我。

目前，动态代理的思想，在Java中就有JDK动态代理和Cglib代理。而AoP也是使用到两者做到的面向切面编程，所以想学习AoP是肯定需要有这两技术的支撑。笔者也是有考虑到，事先就把这两者的源码解读早已写好，可以通过下面链接去学习。

从源码角度解读JDK动态代理https://blog.csdn.net/qq_43799161/article/details/123536547?spm=1001.2014.3001.5501从源码角度解读Cglib动态代理https://blog.csdn.net/qq_43799161/article/details/123604338?spm=1001.2014.3001.5501

AOP源码解读

源码解读之前，做一些必备的推理和猜想，大家可以自行推理和猜想，笔者暂时能想到的猜想如下：

1. 我们知道对于Spring中上下文刷新，会把所有解析到的Bean给创建->赋值->初始化->并且保存到缓存中。并且我们知道Aop是依赖于动态代理，而动态代理是会生成一个代理类，所以是在创建bean的时候就做其做代理，还是后续初始化的时候对其做代理然后替换原有bean呢？其实这里动态代理基础好的同学知道，产生的代理类对其做赋值只能通过反射，很麻烦，所以目前推测在原有bean赋值完以后对其做代理，并且替换原有bean。
2. 我们知道AoP中是存在切面、切点、通知这几个概念。而Java又是面向对象的语言，一切皆对象，所以源码中肯定会对这些做抽象。并且AoP为我们提供了很多注解去完成切面、切点、通知的编写。所以在做代理之前，肯定是有解析切面、切点、通知的一些处理，解析成对应的Java类。
3. 对于Java来说，常见的动态代理只有JDK动态代理和Cglib动态代理，那么AoP中是如何动态选择这两者做代理呢？这里我们知道JDK动态代理很局限，只能代理接口（但是跟Cglib比是偏向于轻量级），而Cglib是可以代理类和接口的，但是跟JDK动态代理比比较重量级。

笔者的推理和猜想暂时只有这么多，笔者非常建议大家发散思维，去猜测推理，最后用源码来证实自己！

看到AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator类，从关系图中可以清楚的看到继承了BeanPostProcessor接口，所以能明白，Spring又是靠这个扩展点在创建bean对象的时候来判断是否需要做代理。所以我们直接看到回调的时机和内容吧！

 注：这里我很多bean创建的过程跳过了，因为那都是IoC的源码，可以这么说所有Spring全家桶源码的支撑都是容器上下文refresh，建议大家一定要把这方面弄懂！

@Override
public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) {
   if (bean != null) {
        
      // 查看当前类是否实现了FactoryBean，
      // 实现了就获取到FactoryBean的类型
      // 没实现就返回原有bean的名字
      Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);

      // 因为Spring存在三级缓存，并且三级缓存是来处理循环依赖
      // 为什么不是二级是三级，因为Aop的出现，所以这里就是检查缓存中是否存在已经生成好的代理对象
      // 如果已经生成了代理对象就直接删除，并且返回代理对象，如果不是就去创建
      if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {
         return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
      }
   }
   return bean;
}

 大概总结一下上面流程（详细的可以看注释）：

1. bean对象反射实例化完，赋值完走到了初始化过程（也就是一些回调做增强）
2. 然后就走beanPostProcessor的前后置处理的一个责任链模式
3. 最后走到AbstractAutoProxyCreator类中的后置处理。
4. 然后就是判断是否实现FactoryBean
5. 并且判断缓存中是否存在，存在就直接返回（因为缓存中已经是代理对象）
6. 缓存中没有就走接下来的流程

protected Object wrapIfNecessary(Object bean, String beanName, Object cacheKey) {

   // 创建代理前的判断
   // 这个是已经有此对象的代理对象了
   if (StringUtils.hasLength(beanName) && this.targetSourcedBeans.contains(beanName)) {
      return bean;
   }

   // 创建代理前的判断
   // 已经创建过了
   if (Boolean.FALSE.equals(this.advisedBeans.get(cacheKey))) {
      return bean;
   }

   // 创建代理前的判断
   // 并且shouldSkip这个方法中会把所有的切面中的所有切点给加入到缓存中
   if (isInfrastructureClass(bean.getClass()) || shouldSkip(bean.getClass(), beanName)) {
      this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
      return bean;
   }

   // 根据当前bean去找到当前bean所对应的所有切点+通知，也就是Pointcut+Advisor
   // 最后会通过MethodMatcher的matches去判断当前类中是否存在一个及以上的方法需要被切面做增强
   // 并且最后将切点(Pointcut)+通知(Advisor)打包成InstantiationModelAwarePointcutAdvisorImpl
   Object[] specificInterceptors = getAdvicesAndAdvisorsForBean(bean.getClass(), beanName, null);

   // 如果没找到就是当前bean没有需要被切面做增强
   if (specificInterceptors != DO_NOT_PROXY) {

      // 假如缓存判断位
      this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.TRUE);

      // 创建代理
      Object proxy = createProxy(
            bean.getClass(), beanName, specificInterceptors, new SingletonTargetSource(bean));

      // 加入缓存
      this.proxyTypes.put(cacheKey, proxy.getClass());
      return proxy;
   }

   // 加入缓存，下次进来就知道不需要做代理了，就直接返回了
   this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
   return bean;
}

这里就开始准备代理了，先判断是否需要被代理，再获取到当前类所对应的所有的切点+通知

shouldSkip()这个方法会对所有的切面做解析，大致流程如下：

1. 获取到所有的bean
2. 通过检查是否实现了@Aspect注解来证实是切面
3. 再通过循环切面，获取到所有的方法再检查是否有@Before、@After之类的注解生成不同的切点和通知最后放入到缓存

getAdvicesAndAdvisorsForBean()方法解析出当前bean的所有切点+通知，大致流程如下：

1. 获取到所有切面中的切点+通知
2. 遍历当前bean中所有的方法
3. 通过MethodMatcher的matches()方法对其方法和切点做判断
4. 如果有一个或者多个匹配上了就返回

所以获取到当前bean的切点+通知以后，我们接下来的重心就是如何创建代理了。

protected Object createProxy(Class beanClass, @Nullable String beanName,
      @Nullable Object[] specificInterceptors, TargetSource targetSource) {

   if (this.beanFactory instanceof ConfigurableListableBeanFactory) {
      AutoProxyUtils.exposeTargetClass((ConfigurableListableBeanFactory) this.beanFactory, beanName, beanClass);
   }

   ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();
   proxyFactory.copyFrom(this);

   if (!proxyFactory.isProxyTargetClass()) {
      if (shouldProxyTargetClass(beanClass, beanName)) {
         proxyFactory.setProxyTargetClass(true);
      }
      else {
         evaluateProxyInterfaces(beanClass, proxyFactory);
      }
   }

   Advisor[] advisors = buildAdvisors(beanName, specificInterceptors);
   proxyFactory.addAdvisors(advisors);
   proxyFactory.setTargetSource(targetSource);
   customizeProxyFactory(proxyFactory);

   proxyFactory.setFrozen(this.freezeProxy);
   if (advisorsPreFiltered()) {
      proxyFactory.setPreFiltered(true);
   }

   return proxyFactory.getProxy(getProxyClassLoader());
}

创建出一个ProxyFactory，顾名思义就是代理工厂，用他来创建代理类。工厂创建出物品，是肯定需要其他物品来做原材料，所以这里还把切点，被代理的bean，还有一个工厂创建的属性。不同的属性是肯定影响到工厂产出不同的物品。

所以我们接下来看AoP他是如何选择JDK代理还是Cglib代理的。

@Override
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);
   }
}

这里先判断Optimize，也就是是否优化代理，这个默认为false。所以往下看，判断proxyTargetClass是否为true，这个基本为true，因为他的条件来自于，如果当前bean是否是与目标类一起做代理，这是肯定的。第三个条件是当前bean是否已经指定了是一个接口。

所以也就是说，如果是接口就一定是JDK动态代理，如果是类就一定用Cglib动态代理....（这确实跟没讲一样）

@Override
public Object getProxy(@Nullable ClassLoader classLoader) {
   if (logger.isTraceEnabled()) {
      logger.trace("Creating CGLIB proxy: " + this.advised.getTargetSource());
   }

   try {
      Class rootClass = this.advised.getTargetClass();
      Assert.state(rootClass != null, "Target class must be available for creating a CGLIB proxy");

      Class proxySuperClass = rootClass;
      if (rootClass.getName().contains(ClassUtils.CGLIB_CLASS_SEPARATOR)) {
         proxySuperClass = rootClass.getSuperclass();
         Class[] additionalInterfaces = rootClass.getInterfaces();
         for (Class additionalInterface : additionalInterfaces) {
            this.advised.addInterface(additionalInterface);
         }
      }

      // Validate the class, writing log messages as necessary.
      validateClassIfNecessary(proxySuperClass, classLoader);

      // Configure CGLIB Enhancer...
      Enhancer enhancer = createEnhancer();
      if (classLoader != null) {
         enhancer.setClassLoader(classLoader);
         if (classLoader instanceof SmartClassLoader &&
               ((SmartClassLoader) classLoader).isClassReloadable(proxySuperClass)) {
            enhancer.setUseCache(false);
         }
      }
      enhancer.setSuperclass(proxySuperClass);
      enhancer.setInterfaces(AopProxyUtils.completeProxiedInterfaces(this.advised));
      enhancer.setNamingPolicy(SpringNamingPolicy.INSTANCE);
      enhancer.setStrategy(new ClassLoaderAwareGeneratorStrategy(classLoader));

      Callback[] callbacks = getCallbacks(rootClass);
      Class[] types = new Class[callbacks.length];
      for (int x = 0; x < types.length; x++) {
         types[x] = callbacks[x].getClass();
      }
      // fixedInterceptorMap only populated at this point, after getCallbacks call above
      enhancer.setCallbackFilter(new ProxyCallbackFilter(
            this.advised.getConfigurationOnlyCopy(), this.fixedInterceptorMap, this.fixedInterceptorOffset));
      enhancer.setCallbackTypes(types);

      // Generate the proxy class and create a proxy instance.
      return createProxyClassAndInstance(enhancer, callbacks);
   }
   catch (CodeGenerationException | IllegalArgumentException ex) {
      throw new AopConfigException("Could not generate CGLIB subclass of " + this.advised.getTargetClass() +
            ": Common causes of this problem include using a final class or a non-visible class",
            ex);
   }
   catch (Throwable ex) {
      // TargetSource.getTarget() failed
      throw new AopConfigException("Unexpected AOP exception", ex);
   }
}

上面代码是Cglib创建代理的过程，因为创建代理无非就是底层通过技术创建字节码文件，并且产生代理类的Class对象，并且通过反射创建代理实例，但是Cglib存在一个FastClass通过索引值直接执行方法（这里不过多讲，在笔者的Cglib文章中有介绍）。所以对产生代理类的过程就不过多说，想学习的可以看笔者对应的文章。

下面就用Cglib的代理来做以说明，因为JDK的动态代理比较容易。并且我们并不是关心Cglib和JDK动态代理如何操作字节码生成代理类。我们关心的是如何做的方法拦截（如何实现的增强），而Cglib和JDK动态代理中的增强方法中都用到了MethodInvocation的proceed()方法。

Callback[] mainCallbacks = new Callback[] {
      aopInterceptor,  // for normal advice
      targetInterceptor,  // invoke target without considering advice, if optimized
      new SerializableNoOp(),  // no override for methods mapped to this
      targetDispatcher, this.advisedDispatcher,
      new EqualsInterceptor(this.advised),
      new HashCodeInterceptor(this.advised)
};

这里就是Cglib的全部的方法拦截，也就是增强的回调逻辑，这些Callback方法拦截会通过底层字节码技术通过反射+ThreadLocal维护在代理类中。

我们再通过反编译字节码来反推代理方法是使用的哪一个Callback方法拦截。

 所以我们看到0号MethodInterceptor（这个是Callback的子类）对应的DynamicAdvisedInterceptor类中的intercept()方法。

@Override
@Nullable
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) {

         oldProxy = AopContext.setCurrentProxy(proxy);
         setProxyContext = true;
      }

      target = targetSource.getTarget();
      Class targetClass = (target != null ? target.getClass() : null);
      List