1000行代码读懂Spring（二）- 在Spring中实现AOP

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关于AOP

AOP是Spring核心功能之一。今天就用tiny-spring来实现一个AOP。具体功能会包括：

1. 读取AspectJ格式的Pointcut描述。
2. 使用JDK动态代理以及CGLib两种方式进行AOP织入。

AOP分为配置(Pointcut，Advice)，织入(Weave)两部分工作，当然还有一部分是将AOP整合到整个容器的生命周期中。

AOP相关概念较多，我不会一一列举，但是会在每一步对概念做一点解释。

7.step7-使用JDK动态代理实现AOP织入

git checkout step-7-method-interceptor-by-jdk-dynamic-proxy 

织入（weave）相对简单，我们先从它开始。Spring AOP的织入点是AopProxy，它包含一个方法Object getProxy()来获取代理后的对象。

在Spring AOP中，我觉得最重要的两个角色，就是我们熟悉的MethodInterceptor和MethodInvocation（这两个角色都是AOP联盟的标准），它们分别对应AOP中两个基本角色：Advice和Joinpoint。Advice定义了在切点指定的逻辑，而Joinpoint则代表切点。

public interface MethodInterceptor extends Interceptor {

    Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable;
}

Spring的AOP只支持方法级别的调用，所以其实在AopProxy里，我们只需要将MethodInterceptor放入对象的方法调用即可。

我们称被代理对象为TargetSource，而AdvisedSupport就是保存TargetSource和MethodInterceptor的元数据对象。这一步我们先实现一个基于JDK动态代理的JdkDynamicAopProxy，它可以对接口进行代理。于是我们就有了基本的织入功能。

    @Test
    public void testInterceptor() throws Exception {
        // --------- helloWorldService without AOP
        ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("tinyioc.xml");
        HelloWorldService helloWorldService = (HelloWorldService) applicationContext.getBean("helloWorldService");
        helloWorldService.helloWorld();

        // --------- helloWorldService with AOP
        // 1. 设置被代理对象(Joinpoint)
        AdvisedSupport advisedSupport = new AdvisedSupport();
        TargetSource targetSource = new TargetSource(helloWorldService, HelloWorldServiceImpl.class,
                HelloWorldService.class);
        advisedSupport.setTargetSource(targetSource);

        // 2. 设置拦截器(Advice)
        TimerInterceptor timerInterceptor = new TimerInterceptor();
        advisedSupport.setMethodInterceptor(timerInterceptor);

        // 3. 创建代理(Proxy)
        JdkDynamicAopProxy jdkDynamicAopProxy = new JdkDynamicAopProxy(advisedSupport);
        HelloWorldService helloWorldServiceProxy = (HelloWorldService) jdkDynamicAopProxy.getProxy();

        // 4. 基于AOP的调用
        helloWorldServiceProxy.helloWorld();

    }

8.step8-使用AspectJ管理切面

git checkout step-8-invite-pointcut-and-aspectj

完成了织入之后，我们要考虑另外一个问题：对什么类以及什么方法进行AOP？对于“在哪切”这一问题的定义，我们又叫做“Pointcut”。Spring中关于Pointcut包含两个角色：ClassFilter和MethodMatcher，分别是对类和方法做匹配。Pointcut有很多种定义方法，例如类名匹配、正则匹配等，但是应用比较广泛的应该是和AspectJ表达式的方式。

AspectJ是一个“对Java的AOP增强”。它最早是其实是一门语言，我们跟写Java代码一样写它，然后静态编译之后，就有了AOP的功能。下面是一段AspectJ代码：

aspect PointObserving {
    private Vector Point.observers = new Vector();

    public static void addObserver(Point p, Screen s) {
        p.observers.add(s);
    }
    public static void removeObserver(Point p, Screen s) {
        p.observers.remove(s);
    }
    ...
}

这种方式无疑太重了，为了AOP，还要适应一种语言？所以现在使用也不多，但是它的Pointcut表达式被Spring借鉴了过来。于是我们实现了一个AspectJExpressionPointcut：

    @Test
    public void testMethodInterceptor() throws Exception {
        String expression = "execution(* us.codecraft.tinyioc.*.*(..))";
        AspectJExpressionPointcut aspectJExpressionPointcut = new AspectJExpressionPointcut();
        aspectJExpressionPointcut.setExpression(expression);
        boolean matches = aspectJExpressionPointcut.getMethodMatcher().matches(HelloWorldServiceImpl.class.getDeclaredMethod("helloWorld"),HelloWorldServiceImpl.class);
        Assert.assertTrue(matches);
    }

9.step9-将AOP融入Bean的创建过程

git checkout step-9-auto-create-aop-proxy

万事俱备，只欠东风！现在我们有了Pointcut和Weave技术，一个AOP已经算是完成了，但是它还没有结合到Spring中去。怎么进行结合呢？Spring给了一个巧妙的答案：使用BeanPostProcessor。

BeanPostProcessor是BeanFactory提供的，在Bean初始化过程中进行扩展的接口。只要你的Bean实现了BeanPostProcessor接口，那么Spring在初始化时，会优先找到它们，并且在Bean的初始化过程中，调用这个接口，从而实现对BeanFactory核心无侵入的扩展。

那么我们的AOP是怎么实现的呢？我们知道，在AOP的xml配置中，我们会写这样一句话：

<aop:aspectj-autoproxy/>

它其实相当于：

<bean id="autoProxyCreator" class="org.springframework.aop.aspectj.autoproxy.AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator"></bean>

AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator就是AspectJ方式实现织入的核心。它其实是一个BeanPostProcessor。在这里它会扫描所有Pointcut，并对bean做织入。

为了简化xml配置，我在tiny-spring中直接使用Bean的方式，而不是用aop前缀进行配置：

    <bean id="autoProxyCreator" class="us.codecraft.tinyioc.aop.AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator"></bean>

    <bean id="timeInterceptor" class="us.codecraft.tinyioc.aop.TimerInterceptor"></bean>

    <bean id="aspectjAspect" class="us.codecraft.tinyioc.aop.AspectJExpressionPointcutAdvisor">
        <property name="advice" ref="timeInterceptor"></property>
        <property name="expression" value="execution(* us.codecraft.tinyioc.*.*(..))"></property>
    </bean>

TimerInterceptor实现了MethodInterceptor（实际上Spring中还有Advice这样一个角色，为了简单，就直接用MethodInterceptor了）。

至此，一个AOP基本完工。

10.step10-使用CGLib进行类的织入

git checkout step-10-invite-cglib-and-aopproxy-factory

前面的JDK动态代理只能对接口进行代理，对于类则无能为力。这里我们需要一些字节码操作技术。这方面大概有几种选择：ASM，CGLib和javassist，后两者是对ASM的封装。Spring中使用了CGLib。

在这一步，我们还要定义一个工厂类ProxyFactory，用于根据TargetSource类型自动创建代理，这样就需要在调用者代码中去进行判断。

另外我们实现了Cglib2AopProxy，使用方式和JdkDynamicAopProxy是完全相同的。

有一个细节是CGLib创建的代理是没有注入属性的，
Spring的解决方式是：CGLib仅作代理，任何属性都保存在TargetSource中，使用MethodInterceptor=>TargetSource的方式进行调用。

至此，AOP部分完工，Spring的核心也基本成型。除去import语句，main下面一共是1026行。下篇博文会对Spring进行一个整体的分析。