Spring Aop标签解析原理详解

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对于Spring Aop的实现,是非常复杂的,其实现过程主要包含xml标签的解析,切面表达式的解析,判断bean是否需要应用切面逻辑,以及使用Jdk代理或者是Cglib代理生成代理类,本文主要讲解Xml标签的解析的实现原理。

关于Spring Aop的实现,由于其是使用自定义标签进行驱动的,因而读者朋友如果对Spring如何实现自定义标签比较熟悉,那么可以继续往下阅读。

Aop使用示例

首先我们声明了一个切面类如下:

@Aspect
public class DogAspect {
  @Around("execution(public void com.business.Dog.*(..))")
  public Object aspect(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
    System.out.println("before run.");
    Object result = joinPoint.proceed();
    System.out.println("after run.");
    return result;
  }
}

该切面类主要用于环绕com.business.Dog类中的public类型的,并且返回值是void的所有方法,下面我们就在com.business包中声明一个Dog类如下:

public class Dog {
  public void run() {
    System.out.println("Tidy is running.");
  }
}

这里切面类和目标类都已经声明完成,但如果不将其加入Spring容器中,其是不会工作的,加入容器的方式非常简单,下面就是一种方式:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
       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">
    <bean id="dog" class="com.business.Dog"/>

    <bean id="aspect" class="com.business.DogAspect"/>

    <aop:aspectj-autoproxy/>
</beans>

这里需要说明的是,将DogAspect声明为一个bean并不能使其工作,因为其也仅仅只是一个bean而已,要使其工作还需要使用上面的<aop:aspectj-autoproxy/>标签实现切面的自动装配。下面使我们运行整个程序的驱动类:

public class DogApp {
  public static void main(String[] args) {
    ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
    Dog dog = context.getBean(Dog.class);
    dog.run();
  }
}

执行结果如下:

before run.
Tidy is running.
after run.

可以看到,我们在驱动类中获取的是Dog的实例,并且运行其run()方法,但是最终的运行结果中也运行了切面类中的环绕逻辑。

实现原理

根据前面对Spring自定义标签使用的讲解,我们知道这里<aop:aspectj-autoproxy/>就是一个自定义标签,并且该标签会在相应jar包的META-INF目录下有一个spring.handlers文件,该文件中声明了解析该标签的类。通过查看该类我们得到如下配置:

http\://www.springframework.org/schema/aop=org.springframework.aop.config.AopNamespaceHandler

这里我们打开AopNamespaceHandler,其实现如下:

public class AopNamespaceHandler extends NamespaceHandlerSupport {
	@Override
	public void init() {
		registerBeanDefinitionParser("config", new ConfigBeanDefinitionParser());
		registerBeanDefinitionParser("aspectj-autoproxy", new AspectJAutoProxyBeanDefinitionParser());
		registerBeanDefinitionDecorator("scoped-proxy", new ScopedProxyBeanDefinitionDecorator());
		registerBeanDefinitionParser("spring-configured", new SpringConfiguredBeanDefinitionParser());
	}
}

可以看到,我们需要解析的标签解析器在这个类中进行了注册,即AspectJAutoProxyBeanDefinitionParser,打开这个类其主要实现如下:

class AspectJAutoProxyBeanDefinitionParser implements BeanDefinitionParser {

    // 解析标签的时候将会执行的方法
    @Override
    @Nullable
    public BeanDefinition parse(Element element, ParserContext parserContext) {
        // 注册一个类型为AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator的bean到Spring容器中
        AopNamespaceUtils.registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(parserContext, element);
        // 通过读取配置文件对扩展相关属性   
        extendBeanDefinition(element, parserContext);
        return null;
    }

    private void extendBeanDefinition(Element element, ParserContext parserContext) {
        // 获取前面注册的AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator对应的BeanDefinition
        BeanDefinition beanDef =
            parserContext.getRegistry().getBeanDefinition(AopConfigUtils.AUTO_PROXY_CREATOR_BEAN_NAME);
        // 解析当前标签的子标签
        if (element.hasChildNodes()) {
            addIncludePatterns(element, parserContext, beanDef);
        }
    }

    // 解析子标签中的name属性,其可以有多个,这个name属性最终会被添加到
    // AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator的includePatterns属性中,
    // Spring在判断一个类是否需要进行代理的时候会判断当前bean的名称是否与includePatterns中的
    // 正则表达式相匹配,如果不匹配,则不进行代理
    private void addIncludePatterns(Element element, ParserContext parserContext, BeanDefinition beanDef) {
        ManagedList<TypedStringValue> includePatterns = new ManagedList<>();
        NodeList childNodes = element.getChildNodes();
        for (int i = 0; i < childNodes.getLength(); i++) {
            Node node = childNodes.item(i);
            if (node instanceof Element) {
                Element includeElement = (Element) node;
                // 解析子标签中的name属性
                TypedStringValue valueHolder = new TypedStringValue(includeElement.getAttribute("name"));
                valueHolder.setSource(parserContext.extractSource(includeElement));
                includePatterns.add(valueHolder);
            }
        }

        // 将解析到的name属性设置到AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator
        // 的includePatterns属性中
        if (!includePatterns.isEmpty()) {
            includePatterns.setSource(parserContext.extractSource(element));
            beanDef.getPropertyValues().add("includePatterns", includePatterns);
        }
    }
}

这里我们继续看AopNamespaceUtils.registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(parserContext, element);方法,该方法的实现如下:

public static void registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(
			ParserContext parserContext, Element sourceElement) {
    // 注册AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator的BeanDefinition
    BeanDefinition beanDefinition = 
        AopConfigUtils.registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(
	parserContext.getRegistry(), parserContext.extractSource(sourceElement));
    // 解析标签中的proxy-target-class和expose-proxy属性值,
    // proxy-target-class主要控制是使用Jdk代理还是Cglib代理实现,expose-proxy用于控制
    // 是否将生成的代理类的实例防御AopContext中,并且暴露给相关子类使用
	useClassProxyingIfNecessary(parserContext.getRegistry(), sourceElement);
    // 将注册的BeanDefinition封装到BeanComponentDefinition中
	registerComponentIfNecessary(beanDefinition, parserContext);
}

private static void useClassProxyingIfNecessary(BeanDefinitionRegistry registry, 
       @Nullable Element sourceElement) {
    if (sourceElement != null) {
        // 解析标签中的proxy-target-class属性值
        boolean proxyTargetClass =
            Boolean.valueOf(sourceElement.getAttribute(PROXY_TARGET_CLASS_ATTRIBUTE));
        if (proxyTargetClass) {
            // 将解析得到的proxy-target-class属性值设置到上面生成的
            // AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator的BeanDefinition的proxyTargetClass
            // 属性中
            AopConfigUtils.forceAutoProxyCreatorToUseClassProxying(registry);
        }
        // 解析标签中的expose-proxy属性值
        boolean exposeProxy = 
            Boolean.valueOf(sourceElement.getAttribute(EXPOSE_PROXY_ATTRIBUTE));
        if (exposeProxy) {
            // 将解析得到的expose-proxy属性值设置到
            // AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator的exposeProxy属性中
            AopConfigUtils.forceAutoProxyCreatorToExposeProxy(registry);
        }
    }
}

private static void registerComponentIfNecessary(@Nullable BeanDefinition beanDefinition, 
       ParserContext parserContext) {
    // 如果生成的AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator的BeanDefinition成功,则将其封装到
    // BeanComponentDefinition中,并且将其添加到ParserContext中
    if (beanDefinition != null) {
        BeanComponentDefinition componentDefinition =
            new BeanComponentDefinition(beanDefinition, 
                AopConfigUtils.AUTO_PROXY_CREATOR_BEAN_NAME);
        parserContext.registerComponent(componentDefinition);
    }
}

这里可以看到AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreatorBeanDefinition在第一步进行了注册,然后读取标签中的proxy-target-class和expose-proxy属性,并且将属性值设置到生成的BeanDefinition中。最后将生成的BeanDefinition注册到ParserContext中。这里我们继续看AopConfigUtils.registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(parserContext.getRegistry(), parserContext.extractSource(sourceElement))方法,其实现如下:

@Nullable
public static BeanDefinition registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(BeanDefinitionRegistry registry,
       @Nullable Object source) {
    // 注册AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator类型的BeanDefinition
    return registerOrEscalateApcAsRequired(AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator.class,
       registry, source);
}

@Nullable
private static BeanDefinition registerOrEscalateApcAsRequired(Class<?> cls,
       BeanDefinitionRegistry registry, @Nullable Object source) {
    Assert.notNull(registry, "BeanDefinitionRegistry must not be null");

    // 如果已经注册过AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator的Definition,如果其
    // 和当前将要注册的BeanDefinition是同一个类型,则不再注册,如果不同,则判断其优先级比
    // 当前将要注册的BeanDefinition要高,则将其类名设置为当前要注册的BeanDefinition的名称
    if (registry.containsBeanDefinition(AUTO_PROXY_CREATOR_BEAN_NAME)) {
        BeanDefinition apcDefinition = 
            registry.getBeanDefinition(AUTO_PROXY_CREATOR_BEAN_NAME);
        if (!cls.getName().equals(apcDefinition.getBeanClassName())) {
            int currentPriority = findPriorityForClass(apcDefinition.getBeanClassName());
            int requiredPriority = findPriorityForClass(cls);
            if (currentPriority < requiredPriority) {
                apcDefinition.setBeanClassName(cls.getName());
            }
        }
        return null;
    }

    // 如果不存在已经注册的Aop的bean,则生成一个,并且设置其执行优先级为最高优先级,并且标识
    // 该bean为Spring的系统Bean,设置完之后则对该bean进行注册
    RootBeanDefinition beanDefinition = new RootBeanDefinition(cls);
    beanDefinition.setSource(source);
    beanDefinition.getPropertyValues().add("order", Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE);
    beanDefinition.setRole(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE);
    registry.registerBeanDefinition(AUTO_PROXY_CREATOR_BEAN_NAME, beanDefinition);
    return beanDefinition;
}

可以看到,在真正生成AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreatorBeanDefinition的时候,首先会判断是否已经生成过该bean,这里不会将已经生成的bean进行覆盖;如果没有生成该bean,则创建一个并进行注册。这里需要说明的是,Spring注册该bean的时候使用的order是Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE,这么设置的原因在于Spring使用该bean进行切面逻辑的织入,因而这个bean必须在所有用户自定义的bean实例化之前进行实例化,而用户自定义的bean的实例化优先级是比较低的,这样才能实现织入代理逻辑的功能。

小结

本文首先使用一个简单的示例展示了Spring Aop的使用方式,然后对标签中的<aop:aspectj-autoproxy/>解析过程进行了讲解。可以看到,该标签的解析过程最终是生成了一个AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreatorBeanDefinition

原文发布于微信公众号 - JavaQ(Java-Q)

原文发表时间:2019-05-23

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