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<bean id="realSubject" class="com.magicalwolf.proxy.RealSubject" />
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
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx" xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context" xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
http://www.springframework.org/schema/aop
http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd
http://www.springframework.org/schema/context
http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">
<!-- 目标对象 -->
<bean id="realSubject" class="com.magicalwolf.proxy.RealSubject" />
<!-- 通知 -->
<bean id="requestAdvice" class="com.magicalwolf.spring.aop.RequestBeforeAdvice" />
<!-- 通知器 -->
<bean id="requestAdvisor"
class="org.springframework.aop.support.NameMatchMethodPointcutAdvisor">
<property name="advice">
<ref bean="requestAdvice" />
</property>
<property name="mappedName">
<value>request</value>
</property>
</bean>
<!-- 代理工厂 -->
<bean id="requestAOP" class="org.springframework.aop.framework.ProxyFactoryBean">
<property name="proxyInterfaces" value="com.magicalwolf.proxy.Subject" />
<property name="target">
<ref bean="realSubject" />
</property>
<property name="interceptorNames">
<list>
<value>requestAdvisor</value>
</list>
</property>
</bean>
</beans>
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<Object> chain = this.advised.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(method, targetClass);//2.2.2
//如果没有拦截器链，则直接调用目标对象
if (chain.isEmpty()) {
retVal = AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(target, method, args);
}
else {
// 构造一个方法调用
invocation = new ReflectiveMethodInvocation(proxy, target, method, args, targetClass, chain);
// 调用连接点的拦截器链(2.2.3)
retVal = invocation.proceed();
}
Class<?> returnType = method.getReturnType();
if (retVal != null && retVal == target && returnType.isInstance(proxy) &&
!RawTargetAccess.class.isAssignableFrom(method.getDeclaringClass())) {
retVal = proxy;
}
else if (retVal == null && returnType != Void.TYPE && returnType.isPrimitive()) {
throw new AopInvocationException(
"Null return value from advice does not match primitive return type for: " + method);
}
return retVal;
}
finally {
if (target != null && !targetSource.isStatic()) {
// 必须来自TargetSource.
targetSource.releaseTarget(target);
}
if (setProxyContext) {
// 重新保存旧的代理
AopContext.setCurrentProxy(oldProxy);
}
}
}
invoke方法获取目标对象和拦截器链，并生成ReflectiveMethodInvocation对象，通过这个对象完成对AOP功能的封装。
2.2.2 获得方法的拦截器链
public List<Object> getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(Method method, Class<?> targetClass) {
MethodCacheKey cacheKey = new MethodCacheKey(method);
List<Object> cached = this.methodCache.get(cacheKey);//
if (cached == null) {
cached = this.advisorChainFactory.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(
this, method, targetClass);
this.methodCache.put(cacheKey, cached);
}
return cached;
}
methodCache是一个集合Map<MethodCacheKey, List<Object>>,对方法的拦截器链进行缓存，如果不在缓存中，则生成并添加。这里使用DefaultAdvisorChainFactory来生成拦截器链
public List<Object> getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(
Advised config, Method method, Class<?> targetClass) {
//通过config获得配置好的advisor链，AdvisedSupport实现了Advised
List<Object> interceptorList = new ArrayList<Object>(config.getAdvisors().length);
//实际对象
Class<?> actualClass = (targetClass != null ? targetClass : method.getDeclaringClass());
//判断是否符合配置要求
boolean hasIntroductions = hasMatchingIntroductions(config, actualClass);
AdvisorAdapterRegistry registry = GlobalAdvisorAdapterRegistry.getInstance();
for (Advisor advisor : config.getAdvisors()) {
if (advisor instanceof PointcutAdvisor) {
PointcutAdvisor pointcutAdvisor = (PointcutAdvisor) advisor;
//判断通知器是否匹配实际对象
if (config.isPreFiltered() || pointcutAdvisor.getPointcut().getClassFilter().matches(actualClass)) {
MethodInterceptor[] interceptors = registry.getInterceptors(advisor);//将通知器适配成方法拦截
MethodMatcher mm = pointcutAdvisor.getPointcut().getMethodMatcher();
if (MethodMatchers.matches(mm, method, actualClass, hasIntroductions)) {
if (mm.isRuntime()) {
for (MethodInterceptor interceptor : interceptors) {
//封装成动态方法匹配
interceptorList.add(new InterceptorAndDynamicMethodMatcher(interceptor, mm));
}
}
else {
interceptorList.addAll(Arrays.asList(interceptors));//将拦截器链添加到列表中
}
}
}
}
else if (advisor instanceof IntroductionAdvisor) {
IntroductionAdvisor ia = (IntroductionAdvisor) advisor;
if (config.isPreFiltered() || ia.getClassFilter().matches(actualClass)) {
Interceptor[] interceptors = registry.getInterceptors(advisor);
interceptorList.addAll(Arrays.asList(interceptors));
}
}
else {
Interceptor[] interceptors = registry.getInterceptors(advisor);
interceptorList.addAll(Arrays.asList(interceptors));
}
}
return interceptorList;
}
此方法有一个适配和注册的过程，它将Advice通知适配成Spring预先设计好的拦截器。适配和注册的工作是在GlobalAdvisorAdapterRegistry的getInterceptors()中完成的
public MethodInterceptor[] getInterceptors(Advisor advisor) throws UnknownAdviceTypeException {
List<MethodInterceptor> interceptors = new ArrayList<MethodInterceptor>(3);
Advice advice = advisor.getAdvice();//获得通知
if (advice instanceof MethodInterceptor) {//如果是MethodInterceptor则直接添加
interceptors.add((MethodInterceptor) advice);
}
for (AdvisorAdapter adapter : this.adapters) {//遍历注册的适配器，检查是否匹配
if (adapter.supportsAdvice(advice)) {
interceptors.add(adapter.getInterceptor(advisor));
}
}
if (interceptors.isEmpty()) {
throw new UnknownAdviceTypeException(advisor.getAdvice());
}
return interceptors.toArray(new MethodInterceptor[interceptors.size()]);
}
在GlobalAdvisorAdapterRegistry的构造函数中注册了三种适配器，注册过程就是将这三种适配器加入List集合
public DefaultAdvisorAdapterRegistry() {
registerAdvisorAdapter(new MethodBeforeAdviceAdapter());
registerAdvisorAdapter(new AfterReturningAdviceAdapter());
registerAdvisorAdapter(new ThrowsAdviceAdapter());
}
来看一下MethodBeforeAdviceAdapter
class MethodBeforeAdviceAdapter implements AdvisorAdapter, Serializable {
@Override
public boolean supportsAdvice(Advice advice) {//是否支持
return (advice instanceof MethodBeforeAdvice);
}
@Override
public MethodInterceptor getInterceptor(Advisor advisor) {//将Advice适配成Interceptor
MethodBeforeAdvice advice = (MethodBeforeAdvice) advisor.getAdvice();
return new MethodBeforeAdviceInterceptor(advice);
}
}
将Advice封装成了MethodBeforeAdviceInterceptor,此类中有invoke方法，会先调用advice的before方法
public Object invoke(MethodInvocation mi) throws Throwable {
this.advice.before(mi.getMethod(), mi.getArguments(), mi.getThis() );
return mi.proceed();
}
至此，Spring AOP实现了对advice的织入，可以看到它将xml中配置的通知器适配成了拦截器
2.2.3 方法调用
之前讲到了拦截器的适配和注册，对呀没有拦截器的方法直接调用，有拦截器的方法会构造ReflectiveMethodInvocation，并沿着拦截器链进行调用。整个调用链的入口在proceed方法中
public Object proceed() throws Throwable {
//从索引为-1的拦截器开始，并递增
//如果拦截器迭代调用完成，则调用目标方法
if (this.currentInterceptorIndex == this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers.size() - 1) {
return invokeJoinpoint();//使用invokeJoinpointUsingReflection调用目标对象
}
//沿着拦截器链执行
Object interceptorOrInterceptionAdvice =
this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers.get(++this.currentInterceptorIndex);
if (interceptorOrInterceptionAdvice instanceof InterceptorAndDynamicMethodMatcher) {
//对方法进行动态匹配，切点的匹配就在这里进行
InterceptorAndDynamicMethodMatcher dm =
(InterceptorAndDynamicMethodMatcher) interceptorOrInterceptionAdvice;
if (dm.methodMatcher.matches(this.method, this.targetClass, this.arguments)) {
return dm.interceptor.invoke(this);
}
else {
// 动态匹配失败
// 跳过这个拦截器调用下一个
return proceed();
}
}
else {
// 这是一个拦截器，直接调用它
return ((MethodInterceptor) interceptorOrInterceptionAdvice).invoke(this);
}
}
至此，完成对拦截器链及目标方法的调用
3 总结
3.1 层次3:语言与开发环境
Spring AOP使用Java语言，可以通过多种方式进行AOP配置，基础就是Bean对象，切面可以通过xml或注解进行声明.配置是由IoC容器完成的
3.2 层次2:面向方面系统
本文分析使用ProxyFactoryBean的情况,ProxyFactoryBean处理配置逻辑，生成代理对象。ProxyFactoryBean会先初始化通知器集合，再根据代理类型使用JdkDynamicProxy或ObjenesisCglibAopProxy生成代理对象
3.1 层次1:底层编织实现模块
使用JDK代理中，方法的回掉入口在invoke方法中，在invoke方法中实现了Advice的织入，以及目标方法的调用。
对Advice的织入，Spring预先设计好了拦截器，如MethodBeforeAdviceInterceptor,AfterReturningAdviceInterceptor,ThrowsAdviceInterceptor,将Advice适配成对应的拦截器，并将拦截器链缓存,此时完成了对Advice的织入
对目标方法的调用，如果在目标方法未配置拦截器，则直接调用目标方法，如果得到了拦截器链，则沿着拦截器链执行。在执行过程中如果是动态匹配的拦截器，则需要再次进行匹配，否则直接调用拦截器。
以上分析了Spring AOP的部分实现，不过整个AOP基本流程已经分析完成。有了基础再去看AOP的高级部分会更加容易
