spring源码剖析（六）AOP实现原理剖析

Spring的AOP实现原理，酝酿了一些日子，写博客之前信心不是很足，所以重新阅读了一边AOP的实现核心代码，而且又从网上找了一些Spring Aop剖析的例子，但是发现挂羊头买狗肉的太多，标题高大上，内容却大部分都是比较浅显的一些介绍，可能也是由于比较少人阅读这部分的核心代码逻辑把，然后写这部分介绍的人估计也是少之又少，不过说实话，Spring
Aop的核心原理实现介绍确实不太好写，里面涉及的类之间的调用还是蛮多的，关系图画的太细的画也很难画，而且最重要的一点就是，如果对AOP的概念以及spring的xml的解析，标签的解析，注解实现，还有java的代理，这些知识没有好好的理解的话也不可能对AOP的实现详细逻辑有一个好的理解。所以的话，建议是把这些前置知识都大概了解了，再来看这个AOP的实现，或者去阅读源代码，那样的话学习 起来会容易的多。

学习源代码的过程比较枯燥，尤其是spring比较严谨，调用层次比较多，没有画时序图的话可能真的被绕晕，所以建议学的时候还是画画时序图，然后跟着debug模式流程走一遍。

首先我们来热热身吧，先看看AOP的简介，待会再进入主题，

AOP简介

概念

切面（Aspect） ：官方的抽象定义为“一个关注点的模块化，这个关注点可能会横切多个对象”。

连接点（Joinpoint） ：程序执行过程中的某一行为。

通知（Advice） ：“切面”对于某个“连接点”所产生的动作。

切入点（Pointcut） ：匹配连接点的断言，在AOP中通知和一个切入点表达式关联。

目标对象（Target Object） ：被一个或者多个切面所通知的对象。

AOP代理（AOP Proxy） 在Spring AOP中有两种代理方式，JDK动态代理和CGLIB代理。

通知（Advice）类型

前置通知（Before advice） ：在某连接点（JoinPoint）之前执行的通知，但这个通知不能阻止连接点前的执行。ApplicationContext中在<aop:aspect>里面使用<aop:before>元素进行声明。

后通知（After advice） ：当某连接点退出的时候执行的通知（不论是正常返回还是异常退出）。ApplicationContext中在<aop:aspect>里面使用<aop:after>元素进行声明。

返回后通知（After return advice） ：在某连接点正常完成后执行的通知，不包括抛出异常的情况。ApplicationContext中在<aop:aspect>里面使用<after-returning>元素进行声明。

环绕通知（Around advice） ：包围一个连接点的通知，类似Web中Servlet规范中的Filter的doFilter方法。可以在方法的调用前后完成自定义的行为，也可以选择不执行。ApplicationContext中在<aop:aspect>里面使用<aop:around>元素进行声明。

抛出异常后通知（After throwing advice） ： 在方法抛出异常退出时执行的通知。 ApplicationContext中在<aop:aspect>里面使用<aop:after-throwing>元素进行声明。

切入点表达式 ：如execution(* com.spring.service.*.*(..))

特点

1、降低模块之间的耦合度

2、使系统容易扩展

3、更好的代码复用。

动态AOP使用示例

由于在之前的博客，已经介绍过spring源码剖析（五）利用AOP实现自定义Spring注解 里面有介绍到AOP 的简单使用，相信大家要看这个AOP的原理的也对AOP的使用比较熟悉了，所以在这里也不再重复展示了。

动态AOP自定义标签

我之前的博客中有说到，如何自定义Spring标签的，以及自定义Spring标签的大概解析流程，其实这里的AOP的标签的定义也和之前的逻辑类似，先上时序图把：

时序图

流程说明

1）AOP标签的定义解析刘彻骨肯定是从NamespaceHandlerSupport的实现类开始解析的，这个实现类就是AopNamespaceHandler。至于为什么会是从NamespaceHandlerSupport的实现类开始解析的，这个的话我想读者可以去在回去看看Spring自定义标签的解析流程，里面说的比较详细。

2）要启用AOP，我们一般会在Spring里面配置<aop:aspectj-autoproxy/>  ，所以在配置文件中在遇到aspectj-autoproxy标签的时候我们会采用AspectJAutoProxyBeanDefinitionParser解析器

3）进入AspectJAutoProxyBeanDefinitionParser解析器后，调用AspectJAutoProxyBeanDefinitionParser已覆盖BeanDefinitionParser的parser方法，然后parser方法把请求转交给了AopNamespaceUtils的registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary去处理

4）进入AopNamespaceUtils的registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary方法后，先调用AopConfigUtils的registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary方法，里面在转发调用给registerOrEscalateApcAsRequired，注册或者升级AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator类。对于AOP的实现，基本是靠AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator去完成的，它可以根据@point注解定义的切点来代理相匹配的bean。

5）AopConfigUtils的registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary方法处理完成之后，接下来会调用useClassProxyingIfNecessary() 处理proxy-target-class以及expose-proxy属性。如果将proxy-target-class设置为true的话，那么会强制使用CGLIB代理，否则使用jdk动态代理，expose-proxy属性是为了解决有时候目标对象内部的自我调用无法实现切面增强。

6）最后的调用registerComponentIfNecessary 方法，注册组建并且通知便于监听器做进一步处理。

创建AOP代理

上面说到AOP的核心逻辑是在AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator类里面实现，那么我们先来看看这个类的层次关系



我们可以看到这个类实现了BeanPostProcessor接口，那就意味着这个类在spring加载实例化前会调用postProcessAfterInitialization方法，对于AOP的逻辑也是由此开始的。

时序图

流程说明

1）spring 容器启动，每个bean的实例化之前都会先经过AbstractAutoProxyCreator类的postProcessAfterInitialization（）这个方法，然后接下来是调用wrapIfNecessary方法。

/**
* Create a proxy with the configured interceptors if the bean is
* identified as one to proxy by the subclass.
* @see #getAdvicesAndAdvisorsForBean
*/
public Object <strong>postProcessAfterInitialization</strong>(Object bean, String beanName) throws BeansException {
if (bean != null) {
Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
if (!this.earlyProxyReferences.containsKey(cacheKey)) {
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}
}
return bean;
}

2）进入wrapIfNecessary方法后，我们直接看重点实现逻辑的方法getAdvicesAndAdvisorsForBean，这个方法会提取当前bean 的所有增强方法，然后获取到适合的当前bean 的增强方法，然后对增强方法进行排序，最后返回。

/**
* Wrap the given bean if necessary, i.e. if it is eligible for being proxied.
* @param bean the raw bean instance
* @param beanName the name of the bean
* @param cacheKey the cache key for metadata access
* @return a proxy wrapping the bean, or the raw bean instance as-is
*/
protected Object wrapIfNecessary(Object bean, String beanName, Object cacheKey) {
if (beanName != null && this.targetSourcedBeans.containsKey(beanName)) {
return bean;
}
if (Boolean.FALSE.equals(this.advisedBeans.get(cacheKey))) {
return bean;
}
if (isInfrastructureClass(bean.getClass()) || shouldSkip(bean.getClass(), beanName)) {
this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
return bean;
}

// Create proxy if we have advice.
Object[] specificInterceptors = <strong>getAdvicesAndAdvisorsForBean</strong>(bean.getClass(), beanName, null);
if (specificInterceptors != DO_NOT_PROXY) {
this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.TRUE);
Object proxy = createProxy(bean.getClass(), beanName, specificInterceptors, new SingletonTargetSource(bean));
this.proxyTypes.put(cacheKey, proxy.getClass());
return proxy;
}

this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
return bean;
}

3）获取到当前bean的增强方法后，便调用createProxy方法，创建代理。先创建代理工厂proxyFactory，然后获取当前bean 的增强器advisors，把当前获取到的增强器添加到代理工厂proxyFactory，然后设置当前的代理工的代理目标对象为当前bean，最后根据配置创建JDK的动态代理工厂，或者CGLIB的动态代理工厂，然后返回proxyFactory

/**
* Create an AOP proxy for the given bean.
* @param beanClass the class of the bean
* @param beanName the name of the bean
* @param specificInterceptors the set of interceptors that is
* specific to this bean (may be empty, but not null)
* @param targetSource the TargetSource for the proxy,
* already pre-configured to access the bean
* @return the AOP proxy for the bean
* @see #buildAdvisors
*/
protected Object createProxy(
Class<?> beanClass, String beanName, Object[] specificInterceptors, TargetSource targetSource) {

ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();
// Copy our properties (proxyTargetClass etc) inherited from ProxyConfig.
proxyFactory.copyFrom(this);

if (!shouldProxyTargetClass(beanClass, beanName)) {
// Must allow for introductions; can't just set interfaces to
// the target's interfaces only.
Class<?>[] targetInterfaces = ClassUtils.getAllInterfacesForClass(beanClass, this.proxyClassLoader);
for (Class<?> targetInterface : targetInterfaces) {
proxyFactory.addInterface(targetInterface);
}
}

Advisor[] advisors = buildAdvisors(beanName, specificInterceptors);
for (Advisor advisor : advisors) {
proxyFactory.addAdvisor(advisor);
}

proxyFactory.<strong>setTargetSource</strong>(targetSource);
customizeProxyFactory(proxyFactory);

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

return proxyFactory.getProxy(this.proxyClassLoader);
}

AOP动态代理执行

关于AOP的动态代理执行，有两种主要的方式JDK的动态代理和CGLIB的动态代理，如果对这两种代理不是很熟悉的话，建议先去看看我之前写的一篇博客 java代理（静态代理和jdk动态代理以及cglib代理） 里面有介绍这两种代理的使用和实现方式。

接下来，我们先来看看AOP动态代理的实现选择方式，先上核心实现代码：

public AopProxy createAopProxy(AdvisedSupport config) throws AopConfigException {
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()) {
return new JdkDynamicAopProxy(config);
}
return CglibProxyFactory.createCglibProxy(config);
}
else {
return new JdkDynamicAopProxy(config);
}
}

Spring JDK动态代理实现

在上面的第三步骤说道或根据用户的配置（例如是否配置了proxyTargetClass属性为true），选择创建的代理类型，这个的代理类型分两种实现，都是比较高效的，下面根据JDK的动态代理来说明AOP的执行，也是先上JdkDynamicAopProxy的核心代码invoke方法：

public Object 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);
}
}
}

其实上面的注释也说的比较清楚，各个步骤执行的说明：
1）获取拦截器
2）判断拦截器链是否为空，如果是空的话直接调用切点方法
3）如果拦截器不为空的话那么便创建ReflectiveMethodInvocation类，把拦截器方法都封装在里面，也就是执行getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice方法

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;
}

4)其实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;
}

5）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.

6）接下来货到invoke方法中的proceed方法 ，我们再看下得到的拦截器链是怎么起作用的，也就是proceed方法的执行过程

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);
}
}

7）好了拦截器到这边就可以执行了，复杂的代理终于可以起到他的作用了

Spring CGLIB动态代理实现

由于CGLIB的动态代理代码量比较长，在这就不贴出来代码了，其实这两个代理的实现方式都差不多，都是创建方法调用链，不同的是jdk的动态代理创建的是
ReflectiveMethodInvocation调用链，而cglib创建的是CglibMethodInvocation。