Spring AOP原理分析一次看懂

什么是AOP

AOP(Aspect-OrientedProgramming,面向方面编程),可以说是OOP(Object-Oriented Programing,面向对象编程)的补充和完善。OOP引入封装、继承和多态性等概念来建立一种对象层次结构,用以模拟公共行为的一个集合。当我们需要为分散的对象引入公共行为的时候,OOP则显得无能为力。也就是说,OOP允许你定义从上到下的关系,但并不适合定义从左到右的关系。例如日志功能。日志代码往往水平地散布在所有对象层次中,而与它所散布到的对象的核心功能毫无关系。对于其他类型的代码,如安全性、异常处理和透明的持续性也是如此。这种散布在各处的无关的代码被称为横切(cross-cutting)代码,在OOP设计中,它导致了大量代码的重复,而不利于各个模块的重用。

而AOP技术则恰恰相反,它利用一种称为“横切”的技术,剖解开封装的对象内部,并将那些影响了多个类的公共行为封装到一个可重用模块,并将其名为“Aspect”,即方面。所谓“方面”,简单地说,就是将那些与业务无关,却为业务模块所共同调用的逻辑或责任封装起来,便于减少系统的重复代码,降低模块间的耦合度,并有利于未来的可操作性和可维护性。AOP代表的是一个横向的关系,如果说“对象”是一个空心的圆柱体,其中封装的是对象的属性和行为;那么面向方面编程的方法,就仿佛一把利刃,将这些空心圆柱体剖开,以获得其内部的消息。而剖开的切面,也就是所谓的“方面”了。然后它又以巧夺天功的妙手将这些剖开的切面复原,不留痕迹。

使用“横切”技术,AOP把软件系统分为两个部分:核心关注点和横切关注点。业务处理的主要流程是核心关注点,与之关系不大的部分是横切关注点。横切关注点的一个特点是,他们经常发生在核心关注点的多处,而各处都基本相似。比如权限认证、日志、事务处理。Aop 的作用在于分离系统中的各种关注点,将核心关注点和横切关注点分离开来。正如Avanade公司的高级方案构架师Adam Magee所说,AOP的核心思想就是“将应用程序中的商业逻辑同对其提供支持的通用服务进行分离。”

实现AOP的技术,主要分为两大类:一是采用动态代理技术,利用截取消息的方式,对该消息进行装饰,以取代原有对象行为的执行;二是采用静态织入的方式,引入特定的语法创建“方面”,从而使得编译器可以在编译期间织入有关“方面”的代码。

AOP使用场景

AOP用来封装横切关注点,具体可以在下面的场景中使用:

  • Authentication 权限
  • Caching 缓存
  • Context passing 内容传递
  • Error handling 错误处理
  • Lazy loading 懒加载
  • Debugging  调试
  • logging, tracing, profiling and monitoring 记录跟踪 优化 校准
  • Performance optimization 性能优化
  • Persistence  持久化
  • Resource pooling 资源池
  • Synchronization 同步
  • Transactions 事务

AOP相关概念

方面(Aspect):一个关注点的模块化,这个关注点实现可能另外横切多个对象。事务管理是J2EE应用中一个很好的横切关注点例子。方面用spring的 Advisor或拦截器实现。

连接点(Joinpoint): 程序执行过程中明确的点,如方法的调用或特定的异常被抛出。

通知(Advice): 在特定的连接点,AOP框架执行的动作。各种类型的通知包括“around”、“before”和“throws”通知。通知类型将在下面讨论。许多AOP框架包括Spring都是以拦截器做通知模型,维护一个“围绕”连接点的拦截器链。Spring中定义了四个advice: BeforeAdvice, AfterAdvice, ThrowAdvice和DynamicIntroductionAdvice

切入点(Pointcut): 指定一个通知将被引发的一系列连接点的集合。AOP框架必须允许开发者指定切入点:例如,使用正则表达式。 Spring定义了Pointcut接口,用来组合MethodMatcher和ClassFilter,可以通过名字很清楚的理解, MethodMatcher是用来检查目标类的方法是否可以被应用此通知,而ClassFilter是用来检查Pointcut是否应该应用到目标类上

引入(Introduction): 添加方法或字段到被通知的类。 Spring允许引入新的接口到任何被通知的对象。例如,你可以使用一个引入使任何对象实现 IsModified接口,来简化缓存。Spring中要使用Introduction, 可有通过DelegatingIntroductionInterceptor来实现通知,通过DefaultIntroductionAdvisor来配置Advice和代理类要实现的接口

目标对象(Target Object): 包含连接点的对象。也被称作被通知或被代理对象。POJO

AOP代理(AOP Proxy): AOP框架创建的对象,包含通知。 在Spring中,AOP代理可以是JDK动态代理或者CGLIB代理。

织入(Weaving): 组装方面来创建一个被通知对象。这可以在编译时完成(例如使用AspectJ编译器),也可以在运行时完成。Spring和其他纯Java AOP框架一样,在运行时完成织入。

Spring AOP组件

下面这种类图列出了Spring中主要的AOP组件

如何使用Spring AOP

可以通过配置文件或者编程的方式来使用Spring AOP。

配置可以通过xml文件来进行,大概有四种方式:

1. 配置ProxyFactoryBean,显式地设置advisors, advice, target等

2. 配置AutoProxyCreator,这种方式下,还是如以前一样使用定义的bean,但是从容器中获得的其实已经是代理对象

3. 通过<aop:config>来配置

4. 通过<aop: aspectj-autoproxy>来配置,使用AspectJ的注解来标识通知及切入点

也可以直接使用ProxyFactory来以编程的方式使用Spring AOP,通过ProxyFactory提供的方法可以设置target对象, advisor等相关配置,最终通过 getProxy()方法来获取代理对象

具体使用的示例可以google. 这里略去

Spring AOP代理对象的生成

Spring提供了两种方式来生成代理对象: JDKProxy和Cglib,具体使用哪种方式生成由AopProxyFactory根据AdvisedSupport对象的配置来决定。默认的策略是如果目标类是接口,则使用JDK动态代理技术,否则使用Cglib来生成代理。下面我们来研究一下Spring如何使用JDK来生成代理对象,具体的生成代码放在JdkDynamicAopProxy这个类中,直接上相关代码:

/** 
    * <ol> 
    * <li>获取代理类要实现的接口,除了Advised对象中配置的,还会加上SpringProxy, Advised(opaque=false) 
    * <li>检查上面得到的接口中有没有定义 equals或者hashcode的接口 
    * <li>调用Proxy.newProxyInstance创建代理对象 
    * </ol> 
    */  
   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);  
}

那这个其实很明了,注释上我也已经写清楚了,不再赘述。

下面的问题是,代理对象生成了,那切面是如何织入的?

我们知道InvocationHandler是JDK动态代理的核心,生成的代理对象的方法调用都会委托到InvocationHandler.invoke()方法。而通过JdkDynamicAopProxy的签名我们可以看到这个类其实也实现了InvocationHandler,下面我们就通过分析这个类中实现的invoke()方法来具体看下Spring AOP是如何织入切面的。

publicObject invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throwsThrowable {  
       MethodInvocation invocation = null;  
       Object oldProxy = null;  
       boolean setProxyContext = false;  

       TargetSource targetSource = this.advised.targetSource;  
       Class targetClass = null;  
       Object target = null;  

       try {  
           //eqauls()方法,具目标对象未实现此方法  
           if (!this.equalsDefined && AopUtils.isEqualsMethod(method)){  
                return (equals(args[0])? Boolean.TRUE : Boolean.FALSE);  
           }  

           //hashCode()方法,具目标对象未实现此方法  
           if (!this.hashCodeDefined && AopUtils.isHashCodeMethod(method)){  
                return newInteger(hashCode());  
           }  

           //Advised接口或者其父接口中定义的方法,直接反射调用,不应用通知  
           if (!this.advised.opaque &&method.getDeclaringClass().isInterface()  
                    &&method.getDeclaringClass().isAssignableFrom(Advised.class)) {  
                // Service invocations onProxyConfig with the proxy config...  
                return AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(this.advised,method, args);  
           }  

           Object retVal = null;  

           if (this.advised.exposeProxy) {  
                // Make invocation available ifnecessary.  
                oldProxy = AopContext.setCurrentProxy(proxy);  
                setProxyContext = true;  
           }  

           //获得目标对象的类  
           target = targetSource.getTarget();  
           if (target != null) {  
                targetClass = target.getClass();  
           }  

           //获取可以应用到此方法上的Interceptor列表  
           List chain = this.advised.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(method,targetClass);  

           //如果没有可以应用到此方法的通知(Interceptor),此直接反射调用 method.invoke(target, args)  
           if (chain.isEmpty()) {  
                retVal = AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(target,method, args);  
           } else {  
                //创建MethodInvocation  
                invocation = newReflectiveMethodInvocation(proxy, target, method, args, targetClass, chain);  
                retVal = invocation.proceed();  
           }  

           // Massage return value if necessary.  
           if (retVal != null && retVal == target &&method.getReturnType().isInstance(proxy)  
                    &&!RawTargetAccess.class.isAssignableFrom(method.getDeclaringClass())) {  
                // Special case: it returned"this" and the return type of the method  
                // is type-compatible. Notethat we can't help if the target sets  
                // a reference to itself inanother returned object.  
                retVal = proxy;  
           }  
           return retVal;  
       } finally {  
           if (target != null && !targetSource.isStatic()) {  
                // Must have come fromTargetSource.  
               targetSource.releaseTarget(target);  
           }  
           if (setProxyContext) {  
                // Restore old proxy.  
                AopContext.setCurrentProxy(oldProxy);  
           }  
       }  
    }

主流程可以简述为:获取可以应用到此方法上的通知链(Interceptor Chain),如果有,则应用通知,并执行joinpoint; 如果没有,则直接反射执行joinpoint。而这里的关键是通知链是如何获取的以及它又是如何执行的,下面逐一分析下。

首先,从上面的代码可以看到,通知链是通过Advised.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice()这个方法来获取的,我们来看下这个方法的实现:

public List<Object>getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(Method method, Class targetClass) {  
                   MethodCacheKeycacheKey = 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);  
                   }  
                   returncached;  
         }

可以看到实际的获取工作其实是由AdvisorChainFactory. getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice()这个方法来完成的,获取到的结果会被缓存。

下面来分析下这个方法的实现:

/** 
    * 从提供的配置实例config中获取advisor列表,遍历处理这些advisor.如果是IntroductionAdvisor, 
    * 则判断此Advisor能否应用到目标类targetClass上.如果是PointcutAdvisor,则判断 
    * 此Advisor能否应用到目标方法method上.将满足条件的Advisor通过AdvisorAdaptor转化成Interceptor列表返回. 
    */  
    publicList getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(Advised config, Methodmethod, Class targetClass) {  
       // This is somewhat tricky... we have to process introductions first,  
       // but we need to preserve order in the ultimate list.  
       List interceptorList = new ArrayList(config.getAdvisors().length);  

       //查看是否包含IntroductionAdvisor  
       boolean hasIntroductions = hasMatchingIntroductions(config,targetClass);  

       //这里实际上注册一系列AdvisorAdapter,用于将Advisor转化成MethodInterceptor  
       AdvisorAdapterRegistry registry = GlobalAdvisorAdapterRegistry.getInstance();  

       Advisor[] advisors = config.getAdvisors();  
        for (int i = 0; i <advisors.length; i++) {  
           Advisor advisor = advisors[i];  
           if (advisor instanceof PointcutAdvisor) {  
                // Add it conditionally.  
                PointcutAdvisor pointcutAdvisor= (PointcutAdvisor) advisor;  
                if(config.isPreFiltered() ||pointcutAdvisor.getPointcut().getClassFilter().matches(targetClass)) {  
                    //TODO: 这个地方这两个方法的位置可以互换下  
                    //将Advisor转化成Interceptor  
                    MethodInterceptor[]interceptors = registry.getInterceptors(advisor);  

                    //检查当前advisor的pointcut是否可以匹配当前方法  
                    MethodMatcher mm =pointcutAdvisor.getPointcut().getMethodMatcher();  

                    if (MethodMatchers.matches(mm,method, targetClass, hasIntroductions)) {  
                        if(mm.isRuntime()) {  
                            // Creating a newobject instance in the getInterceptors() method  
                            // isn't a problemas we normally cache created chains.  
                            for (intj = 0; j < interceptors.length; j++) {  
                               interceptorList.add(new InterceptorAndDynamicMethodMatcher(interceptors[j],mm));  
                            }  
                        } else {  
                            interceptorList.addAll(Arrays.asList(interceptors));  
                        }  
                    }  
                }  
           } else if (advisor instanceof IntroductionAdvisor){  
                IntroductionAdvisor ia =(IntroductionAdvisor) advisor;  
                if(config.isPreFiltered() || ia.getClassFilter().matches(targetClass)) {  
                    Interceptor[] interceptors= registry.getInterceptors(advisor);  
                    interceptorList.addAll(Arrays.asList(interceptors));  
                }  
           } else {  
                Interceptor[] interceptors =registry.getInterceptors(advisor);  
                interceptorList.addAll(Arrays.asList(interceptors));  
           }  
       }  
       return interceptorList;  
}

这个方法执行完成后,Advised中配置能够应用到连接点或者目标类的Advisor全部被转化成了MethodInterceptor.

接下来我们再看下得到的拦截器链是怎么起作用的。

if (chain.isEmpty()) {  
                retVal = AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(target,method, args);  
            } else {  
                //创建MethodInvocation  
                invocation = newReflectiveMethodInvocation(proxy, target, method, args, targetClass, chain);  
                retVal = invocation.proceed();  
            }

从这段代码可以看出,如果得到的拦截器链为空,则直接反射调用目标方法,否则创建MethodInvocation,调用其proceed方法,触发拦截器链的执行,来看下具体代码

public Object proceed() throws Throwable {  
       //  We start with an index of -1and increment early.  
       if (this.currentInterceptorIndex == this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers.size()- 1) {  
           //如果Interceptor执行完了,则执行joinPoint  
           return invokeJoinpoint();  
       }  

       Object interceptorOrInterceptionAdvice =  
           this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers.get(++this.currentInterceptorIndex);  

       //如果要动态匹配joinPoint  
       if (interceptorOrInterceptionAdvice instanceof InterceptorAndDynamicMethodMatcher){  
           // Evaluate dynamic method matcher here: static part will already have  
           // been evaluated and found to match.  
           InterceptorAndDynamicMethodMatcher dm =  
                (InterceptorAndDynamicMethodMatcher)interceptorOrInterceptionAdvice;  
           //动态匹配:运行时参数是否满足匹配条件  
           if (dm.methodMatcher.matches(this.method, this.targetClass,this.arguments)) {  
                //执行当前Intercetpor  
                returndm.interceptor.invoke(this);  
           }  
           else {  
                //动态匹配失败时,略过当前Intercetpor,调用下一个Interceptor  
                return proceed();  
           }  
       }  
       else {  
           // It's an interceptor, so we just invoke it: The pointcutwill have  
           // been evaluated statically before this object was constructed.  
           //执行当前Intercetpor  
           return ((MethodInterceptor) interceptorOrInterceptionAdvice).invoke(this);  
       }  
}

原文发布于微信公众号 - java技术学习之道(javajsxxzd)

原文发表时间:2018-05-09

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

发表于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

来自专栏CSDN技术头条

Spring 框架之 AOP 原理剖析

前言 AOP(Aspect Oriented Programming)面向切面编程是 Spring 框架最核心的组件之一,它通过对程序结构的另一种考虑,补充了...

6044
来自专栏IT可乐

Spring详解(五)------AOP

  这章我们接着讲 Spring 的核心概念---AOP,这也是 Spring 框架中最为核心的一个概念。   PS:本篇博客源码下载链接:http://pan...

1878
来自专栏编程一生

专治不会看源码的毛病--spring源码解析AOP篇

1185
来自专栏码代码的陈同学

Java基础之SPI机制

在前几天的译文 Java中的类加载器 中有部分关于ContextClassLoader的内容,涉及到SPI机制,本文将学习下相关知识。

932
来自专栏我叫刘半仙

原荐Spring AOP是什么?你都拿它做什么?

         对于最近博主最近写博客的兴致大发,我也在思考:为什么而写博客?在互联网时代,无论你是牛人大咖,还是小白菜鸟,都有发表自己看法的权利。无论你是对...

2904
来自专栏ASP.NET MVC5 后台权限管理系统

ASP.NET MVC5+EF6+EasyUI 后台管理系统(48)-工作流设计-起草新申请

创建新表单之后,我们就可以起草申请了,申请按照严格的表单步骤和分支执行。 起草的同时,我们分解流转的规则中的审批人并保存,具体流程如下 接下来创建DrafCon...

1886
来自专栏一个会写诗的程序员的博客

《Spring Boot 2.0 极简教程》附录 I : Spring 5.0 新特性《Spring Boot 2.0 极简教程》附录 I : Spring 5.0 新特性

因为Spring Boot 2.0 是基于Spring Framework 5.0而开发的,所以我们这里对 Spring 5.0的新功能特性做一个简单的介绍。 ...

1143
来自专栏一枝花算不算浪漫

[Spring框架]Spring AOP基础入门总结一.

3159
来自专栏Android机器圈

Java设计模式总汇二(小白也要飞)

PS:上一篇我介绍了适配器设计模式、单例设计模式、静态代理设计模式、简单工厂设计模式,如果没有看过第一篇的小火鸡可以点这个看看http://www.cnblog...

3349
来自专栏恰同学骚年

自己动手写一个简单的MVC框架(第二版)

  在ASP.NET MVC中,最核心的当属“路由系统”,而路由系统的核心则源于一个强大的System.Web.Routing.dll组件。

532

扫码关注云+社区