Spring AOP 源码分析 - 创建代理对象

1.简介

在上一篇文章中,我分析了 Spring 是如何为目标 bean 筛选合适的通知器的。现在通知器选好了,接下来就要通过代理的方式将通知器(Advisor)所持有的通知(Advice)织入到 bean 的某些方法前后。与筛选合适的通知器相比,创建代理对象的过程则要简单不少,本文所分析的源码不过100行,相对比较简单。在接下里的章节中,我将会首先向大家介绍一些背景知识,然后再去分析源码。那下面,我们先来了解一下背景知识。

2.背景知识

2.1 proxy-target-class

在 Spring AOP 配置中,proxy-target-class 属性可影响 Spring 生成的代理对象的类型。以 XML 配置为例,可进行如下配置:

<aop:aspectj-autoproxy proxy-target-class="true"/>

<aop:config proxy-target-class="true">
    <aop:aspect id="xxx" ref="xxxx">
        <!-- 省略 -->
    </aop:aspect>
</aop:config>

如上,默认情况下 proxy-target-class 属性为 false。当目标 bean 实现了接口时,Spring 会基于 JDK 动态代理为目标 bean 创建代理对象。若未实现任何接口,Spring 则会通过 CGLIB 创建代理。而当 proxy-target-class 属性设为 true 时,则会强制 Spring 通过 CGLIB 的方式创建代理对象,即使目标 bean 实现了接口。

关于 proxy-target-class 属性的用途这里就说完了,下面我们来看看两种不同创建动态代理的方式。

2.2 动态代理

2.2.1 基于 JDK 的动态代理

基于 JDK 的动态代理主要是通过 JDK 提供的代理创建类 Proxy 为目标对象创建代理,下面我们来看一下 Proxy 中创建代理的方法声明。如下:

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                          Class<?>[] interfaces,
                                          InvocationHandler h)

简单说一下上面的参数列表:

  • loader - 类加载器
  • interfaces - 目标类所实现的接口列表
  • h - 用于封装代理逻辑

JDK 动态代理对目标类是有一定要求的,即要求目标类必须实现了接口,JDK 动态代理只能为实现了接口的目标类生成代理对象。至于 InvocationHandler,是一个接口类型,定义了一个 invoke 方法。使用者需要实现该方法,并在其中封装代理逻辑。

关于 JDK 动态代理的介绍,就先说到这。下面我来演示一下 JDK 动态代理的使用方式,如下:

目标类定义:

public interface UserService {

    void save(User user);

    void update(User user);
}

public class UserServiceImpl implements UserService {

    @Override
    public void save(User user) {
        System.out.println("save user info");
    }

    @Override
    public void update(User user) {
        System.out.println("update user info");
    }
}

代理创建者定义:

public interface ProxyCreator {

    Object getProxy();
}

public class JdkProxyCreator implements ProxyCreator, InvocationHandler {

    private Object target;

    public JdkProxyCreator(Object target) {
        assert target != null;
        Class<?>[] interfaces = target.getClass().getInterfaces();
        if (interfaces.length == 0) {
            throw new IllegalArgumentException("target class don`t implement any interface");
        }
        this.target = target;
    }

    @Override
    public Object getProxy() {
        Class<?> clazz = target.getClass();
        // 生成代理对象
        return Proxy.newProxyInstance(clazz.getClassLoader(), clazz.getInterfaces(), this);
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

        System.out.println(System.currentTimeMillis() + " - " + method.getName() + " method start");
        // 调用目标方法
        Object retVal = method.invoke(target, args);
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + " - " + method.getName() + " method over");

        return retVal;
    }
}

如上,invoke 方法中的代理逻辑主要用于记录目标方法的调用时间,和结束时间。下面写点测试代码简单验证一下,如下:

public class JdkProxyCreatorTest {

    @Test
    public void getProxy() throws Exception {
        ProxyCreator proxyCreator = new JdkProxyCreator(new UserServiceImpl());
        UserService userService = (UserService) proxyCreator.getProxy();
        
        System.out.println("proxy type = " + userService.getClass());
        System.out.println();
        userService.save(null);
        System.out.println();
        userService.update(null);
    }
}

测试结果如下:

如上,从测试结果中。我们可以看出,我们的代理逻辑正常执行了。另外,注意一下 userService 指向对象的类型,并非是 xyz.coolblog.proxy.UserServiceImpl,而是 com.sun.proxy.$Proxy4。

关于 JDK 动态代理,这里先说这么多。下一节,我来演示一下 CGLIB 动态代理,继续往下看吧。

2.2.2 基于 CGLIB 的动态代理

当我们要为未实现接口的类生成代理时,就无法使用 JDK 动态代理了。那么此类的目标对象生成代理时应该怎么办呢?当然是使用 CGLIB 了。在 CGLIB 中,代理逻辑是封装在 MethodInterceptor 实现类中的,代理对象则是通过 Enhancer 类的 create 方法进行创建。下面我来演示一下 CGLIB 创建代理对象的过程,如下:

本节的演示环节,打算调侃(无贬低之意)一下59式坦克,这是我们国家大量装备过的一款坦克。59式坦克有很多种改款,一般把改款统称为59改,59改这个梗也正是源于此。下面我们先来一览59式坦克的风采:

图片来源:百度图片搜索

下面我们的工作就是为咱们的 59 创建一个代理,即 59改。好了,开始我们的魔改吧。

目标类,59式坦克:

public class Tank59 {

    void run() {
        System.out.println("极速前行中....");
    }

    void shoot() {
        System.out.println("轰...轰...轰...轰...");
    }
}

CGLIB 代理创建者

public class CglibProxyCreator implements ProxyCreator {

    private Object target;

    private MethodInterceptor methodInterceptor;

    public CglibProxyCreator(Object target, MethodInterceptor methodInterceptor) {
        assert (target != null && methodInterceptor != null);
        this.target = target;
        this.methodInterceptor = methodInterceptor;
    }

    @Override
    public Object getProxy() {
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        // 设置代理类的父类
        enhancer.setSuperclass(target.getClass());
        // 设置代理逻辑
        enhancer.setCallback(methodInterceptor);
        // 创建代理对象
        return enhancer.create();
    }
}

方法拦截器 - 坦克再制造:

public class TankRemanufacture implements MethodInterceptor {

    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        if (method.getName().equals("run")) {
            System.out.println("正在重造59坦克...");
            System.out.println("重造成功,已获取 ✨59改 之 超音速飞行版✨");
            System.out.print("已起飞,正在突破音障。");

            methodProxy.invokeSuper(o, objects);

            System.out.println("已击落黑鸟 SR-71,正在返航...");
            return null;
        }

        return methodProxy.invokeSuper(o, objects);
    }
}

好了,下面开始演示,测试代码如下:

public class CglibProxyCreatorTest {

    @Test
    public void getProxy() throws Exception {
        ProxyCreator proxyCreator = new CglibProxyCreator(new Tank59(), new TankRemanufacture());
        Tank59 tank59 = (Tank59) proxyCreator.getProxy();
        
        System.out.println("proxy class = " + tank59.getClass() + "\n");
        tank59.run();
        System.out.println();
        System.out.print("射击测试:");
        tank59.shoot();
    }
}

测试结果如下:

如上,"极速前行中...." 和 "轰...轰...轰...轰..." 这两行字符串是目标对象中的方法打印出来的,其他的则是由代理逻辑打印的。由此可知,我们的代理逻辑生效了。

好了,最后我们来看一下,经过魔改后的 59,也就是超音速59改的效果图:

图片来源:未知

本节用59式坦克举例,仅是调侃,并无恶意。作为年轻的一代,我们应感谢那些为国防事业做出贡献的科技人员们。没有他们贡献,我们怕是不会有像今天这样安全的环境了(尽管不完美)。

到此,背景知识就介绍完了。下一章,我将开始分析源码。源码不是很长,主逻辑比较容易懂,所以一起往下看吧。

3.源码分析

为目标 bean 创建代理对象前,需要先创建 AopProxy 对象,然后再调用该对象的 getProxy 方法创建实际的代理类。我们先来看看 AopProxy 这个接口的定义,如下:

public interface AopProxy {

    /** 创建代理对象 */
    Object getProxy();
    
    Object getProxy(ClassLoader classLoader);
}

在 Spring 中,有两个类实现了 AopProxy,如下:

Spring 在为目标 bean 创建代理的过程中,要根据 bean 是否实现接口,以及一些其他配置来决定使用 AopProxy 何种实现类为目标 bean 创建代理对象。下面我们就来看一下代理创建的过程,如下:

protected Object createProxy(
        Class<?> beanClass, String beanName, Object[] specificInterceptors, TargetSource targetSource) {

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

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

    /*
     * 默认配置下,或用户显式配置 proxy-target-class = "false" 时,
     * 这里的 proxyFactory.isProxyTargetClass() 也为 false
     */
    if (!proxyFactory.isProxyTargetClass()) {
        if (shouldProxyTargetClass(beanClass, beanName)) {
            proxyFactory.setProxyTargetClass(true);
        }
        else {
            /*
             * 检测 beanClass 是否实现了接口,若未实现,则将 
             * proxyFactory 的成员变量 proxyTargetClass 设为 true
             */ 
            evaluateProxyInterfaces(beanClass, proxyFactory);
        }
    }

    // specificInterceptors 中若包含有 Advice,此处将 Advice 转为 Advisor
    Advisor[] advisors = buildAdvisors(beanName, specificInterceptors);
    proxyFactory.addAdvisors(advisors);
    proxyFactory.setTargetSource(targetSource);
    customizeProxyFactory(proxyFactory);

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

    // 创建代理
    return proxyFactory.getProxy(getProxyClassLoader());
}

public Object getProxy(ClassLoader classLoader) {
    // 先创建 AopProxy 实现类对象,然后再调用 getProxy 为目标 bean 创建代理对象
    return createAopProxy().getProxy(classLoader);
}

getProxy 这里有两个方法调用,一个是调用 createAopProxy 创建 AopProxy 实现类对象,然后再调用 AopProxy 实现类对象中的 getProxy 创建代理对象。这里我们先来看一下创建 AopProxy 实现类对象的过程,如下:

protected final synchronized AopProxy createAopProxy() {
    if (!this.active) {
        activate();
    }
    return getAopProxyFactory().createAopProxy(this);
}

public class DefaultAopProxyFactory implements AopProxyFactory, Serializable {

    @Override
    public AopProxy createAopProxy(AdvisedSupport config) throws AopConfigException {
        /*
         * 下面的三个条件简单分析一下:
         *
         *   条件1:config.isOptimize() - 是否需要优化,这个属性没怎么用过,
         *         细节我不是很清楚
         *   条件2:config.isProxyTargetClass() - 检测 proxyTargetClass 的值,
         *         前面的代码会设置这个值
         *   条件3:hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(config) 
         *         - 目标 bean 是否实现了接口
         */
        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);
            }
            // 创建 CGLIB 代理,ObjenesisCglibAopProxy 继承自 CglibAopProxy
            return new ObjenesisCglibAopProxy(config);
        }
        else {
            // 创建 JDK 动态代理
            return new JdkDynamicAopProxy(config);
        }
    }
}

如上,DefaultAopProxyFactory 根据一些条件决定生成什么类型的 AopProxy 实现类对象。生成好 AopProxy 实现类对象后,下面就要为目标 bean 创建代理对象了。这里以 JdkDynamicAopProxy 为例,我们来看一下,该类的 getProxy 方法的逻辑是怎样的。如下:

public Object getProxy() {
    return getProxy(ClassUtils.getDefaultClassLoader());
}

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, true);
    findDefinedEqualsAndHashCodeMethods(proxiedInterfaces);
    
    // 调用 newProxyInstance 创建代理对象
    return Proxy.newProxyInstance(classLoader, proxiedInterfaces, this);
}

如上,请把目光移至最后一行有效代码上,会发现 JdkDynamicAopProxy 最终调用 Proxy.newProxyInstance 方法创建代理对象。到此,创建代理对象的整个过程也就分析完了,不知大家看懂了没。好了,关于创建代理的源码分析,就先说到这里吧。

4.总结

本篇文章对 Spring AOP 创建代理对象的过程进行了较为详细的分析,并在分析源码前介绍了相关的背景知识。总的来说,本篇文章涉及的技术点不是很复杂,相信大家都能看懂。限于个人能力,若文中有错误的地方,欢迎大家指出来。好了,本篇文章到此结束,谢谢阅读。

参考

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