Spring AOP 的实现原理

AOP(Aspect Orient Programming),我们一般称为面向方面(切面)编程,作为面向对象的一种补充,用于处理系统中分布于各个模块的横切关注点,比如事务管理、日志、缓存等等。AOP实现的关键在于AOP框架自动创建的AOP代理,AOP代理主要分为静态代理和动态代理,静态代理的代表为AspectJ;而动态代理则以Spring AOP为代表。本文会分别对AspectJ和Spring AOP的实现进行分析和介绍。

使用AspectJ的编译时增强实现AOP

之前提到,AspectJ是静态代理的增强,所谓的静态代理就是AOP框架会在编译阶段生成AOP代理类,因此也称为编译时增强。

举个实例的例子来说。首先我们有一个普通的Hello类

public class Hello { public void sayHello() { System.out.println("hello"); } public static void main(String[] args) { Hello h = new Hello(); h.sayHello(); } }

使用AspectJ编写一个Aspect

public aspect TxAspect { void around():call(void Hello.sayHello()){ System.out.println("开始事务 ..."); proceed(); System.out.println("事务结束 ..."); } }

这里模拟了一个事务的场景,类似于Spring的声明式事务。使用AspectJ的编译器编译

ajc -d . Hello.java TxAspect.aj

编译完成之后再运行这个Hello类,可以看到以下输出

开始事务 ... hello 事务结束 ...

显然,AOP已经生效了,那么究竟AspectJ是如何在没有修改Hello类的情况下为Hello类增加新功能的呢?

查看一下编译后的Hello.class

public class Hello { public Hello() { } public void sayHello() { System.out.println("hello"); } public static void main(String[] args) { Hello h = new Hello(); sayHello_aroundBody1$advice(h, TxAspect.aspectOf(), (AroundClosure)null); } }

可以看到,这个类比原来的Hello.java多了一些代码,这就是AspectJ的静态代理,它会在编译阶段将Aspect织入Java字节码中, 运行的时候就是经过增强之后的AOP对象。

public void ajc$around$com_listenzhangbin_aop_TxAspect$1$f54fe983(AroundClosure ajc$aroundClosure) { System.out.println("开始事务 ..."); ajc$around$com_listenzhangbin_aop_TxAspect$1$f54fe983proceed(ajc$aroundClosure); System.out.println("事务结束 ..."); }

从Aspect编译后的class文件可以更明显的看出执行的逻辑。proceed方法就是回调执行被代理类中的方法。

使用Spring AOP

与AspectJ的静态代理不同,Spring AOP使用的动态代理,所谓的动态代理就是说AOP框架不会去修改字节码,而是在内存中临时为方法生成一个AOP对象,这个AOP对象包含了目标对象的全部方法,并且在特定的切点做了增强处理,并回调原对象的方法。

Spring AOP中的动态代理主要有两种方式,JDK动态代理和CGLIB动态代理。JDK动态代理通过反射来接收被代理的类,并且要求被代理的类必须实现一个接口。JDK动态代理的核心是InvocationHandler接口和Proxy类。

如果目标类没有实现接口,那么Spring AOP会选择使用CGLIB来动态代理目标类。CGLIB(Code Generation Library),是一个代码生成的类库,可以在运行时动态的生成某个类的子类,注意,CGLIB是通过继承的方式做的动态代理,因此如果某个类被标记为final,那么它是无法使用CGLIB做动态代理的。

为了验证以上的说法,可以做一个简单的测试。首先测试实现接口的情况。

定义一个接口

public interface Person { String sayHello(String name); }

实现类

@Component public class Chinese implements Person { @Timer @Override public String sayHello(String name) { System.out.println("-- sayHello() --"); return name + " hello, AOP"; } public void eat(String food) { System.out.println("我正在吃:" + food); } }

这里的@Timer注解是我自己定义的一个普通注解,用来标记Pointcut。

定义Aspect

@Aspect @Component public class AdviceTest { @Pointcut("@annotation(com.listenzhangbin.aop.Timer)") public void pointcut() { } @Before("pointcut()") public void before() { System.out.println("before"); }

}

运行

@SpringBootApplication @RestController public class SpringBootDemoApplication { //这里必须使用Person接口做注入 @Autowired private Person chinese; @RequestMapping("/test") public void test() { chinese.sayHello("listen"); System.out.println(chinese.getClass()); } public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(SpringBootDemoApplication.class, args); } }

输出

before -- sayHello() -- class com.sun.proxy.$Proxy53

可以看到类型是com.sun.proxy.$Proxy53,也就是前面提到的Proxy类,因此这里Spring AOP使用了JDK的动态代理。

再来看看不实现接口的情况,修改Chinese类

@Component public class Chinese { @Timer // @Override public String sayHello(String name) { System.out.println("-- sayHello() --"); return name + " hello, AOP"; } public void eat(String food) { System.out.println("我正在吃:" + food); } }

运行

@SpringBootApplication @RestController public class SpringBootDemoApplication { //直接用Chinese类注入 @Autowired private Chinese chinese; @RequestMapping("/test") public void test() { chinese.sayHello("listen"); System.out.println(chinese.getClass()); } public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(SpringBootDemoApplication.class, args); } }

输出

before -- sayHello() -- class com.listenzhangbin.aop.Chinese$$EnhancerBySpringCGLIB$$56b89168

可以看到类被CGLIB增强了,也就是动态代理。这里的CGLIB代理就是Spring AOP的代理,这个类也就是所谓的AOP代理,AOP代理类在切点动态地织入了增强处理。

小结

AspectJ在编译时就增强了目标对象,Spring AOP的动态代理则是在每次运行时动态的增强,生成AOP代理对象,区别在于生成AOP代理对象的时机不同,相对来说AspectJ的静态代理方式具有更好的性能,但是AspectJ需要特定的编译器进行处理,而Spring AOP则无需特定的编译器处理。

参考:

  • 《Spring AOP 实现原理与 CGLIB 应用》 http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-springaopcglib/
  • 《Spring 容器AOP的实现原理——动态代理》 http://wiki.jikexueyuan.com/project/ssh-noob-learning/dynamic-proxy.html
  • 《AOP的底层实现-CGLIB动态代理和JDK动态代理》 http://blog.csdn.net/dreamrealised/article/details/12885739

原文发布于微信公众号 - 精讲JAVA(toooooooozi)

原文发表时间:2018-01-29

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