Spring源码-AOP(六)-自动代理与DefaultAdvisorAutoProxyCreator

摘要: The best way to predict the future is to invent it. 预测未来的最好方法就是创造未来。 -- 沃尔特·艾萨克森 《乔布斯传》

Spring AOP 源码解析系列，建议大家按顺序阅读，欢迎讨论

Spring源码-AOP(一)-代理模式

Spring源码-AOP(二)-AOP概念

Spring源码-AOP(三)-Spring AOP的四种实现

Spring源码-AOP(四)-ProxyFactory

Spring源码-AOP(五)-ProxyFactoryBean

Spring源码-AOP(六)-自动代理与DefaultAdvisorAutoProxyCreator

Spring源码-AOP(七)-整合AspectJ

框架存在的意义，简单来说就是将复杂的底层实现封装起来，并提供便捷的外部接口供用户使用。对于Spring AOP而言，不论是ProxyFactory还是ProxyFactoryBean，都不能满足实际业务中复杂的应用，用户不可能对每个使用AOP代理的类进行配置。这时通过一定规则自动发现和代理自然应运而生。在spring-aop工程的autoproxy目录构成了Spring AOP自动代理的基础，AbstractAutoProxyCreator是自动代理实现的抽象基类，BeanNameAutoProxyCreator和DefaultAdvisorAutoProxyCreator则是Spring提供的两个实现。

自动代理的实现原理同ProxyFactoryBean中使用FactoryBean扩展不同，而是通过BeanPostProcessor扩展对Bean对象的创建过程进行控制来实现AOP代理。抽象基类AbstractAutoProxyCreator实现了BeanPostProcessor的子接口SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor。先来了解下这个子接口。

1.扩展接口SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor

我们常提及的BeanPostProcessor扩展并不是只有BeanPostProcessor一个接口，而是由其形成的多层接口体系，对Bean对象在IOC容器的创建过程的各个节点扩展形成的体系。这里只展示下SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor的类结构。



BeanPostProcessor

postProcessBeforeInitialization 初始化前扩展(执行init-method前)

postProcessAfterInitialization 初始化后扩展(执行init-method后)

InstantiationAwareBeanPostProcessor

postProcessBeforeInstantiation 对象实例化前扩展

postProcessAfterInstantiation 对象实例化后扩展

postProcessPropertyValues 属性依赖注入前扩展

SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor

predictBeanType 预测bean的类型，在beanFactory的getType时被调用

determineCandidateConstructors 对象实例化时决定要使用的构造函数时被调用

getEarlyBeanReference 循环依赖处理时获取Early对象引用时被调用

而对于Spring AOP的自动代理，处理的阶段有两个，对象实例化前扩展和初始化后扩展。

2.自动代理基类AbstractAutoProxyCreator

在对象实例化前(postProcessBeforeInstantiation)的扩展中，主要对配置了customTargetSourceCreators属性的情况进行处理,而默认的处理都是在初始化后(postProcessAfterInitialization)扩展里执行的。

对象实例化前postProcessBeforeInstantiation

所谓的customTargetSourceCreators属性是在AbstractAutoProxyCreator中的一个TargetSourceCreator数组，用来对代理对象target的封装类TargetSource的生成进行自定义。spring内置的TargetSourceCreator有两个：LazyInitTargetSourceCreator和QuickTargetSourceCreator。

LazyInitTargetSourceCreator：创建的代理对象并没有初始化，直到第一次调用时才进行初始化

QuickTargetSourceCreator：根据beanName的不同前缀创建三种常用的TargetSource类型(bean必须为多例)

CommonsPoolTargetSource：池化TargetSource，每次执行方法时从池中取代理对象，执行完方法再返回池中

ThreadLocalTargetSource：线程级的TargetSource

PrototypeTargetSource：多例TargetSource，每次执行方法创建新的代理对象，执行完销毁该对象

来看下核心代码

if (beanName != null) {
// 获取自定义TargetSource
TargetSource targetSource = getCustomTargetSource(beanClass, beanName);
if (targetSource != null) {
this.targetSourcedBeans.add(beanName);
// 获取拦截器
Object[] specificInterceptors = getAdvicesAndAdvisorsForBean(beanClass, beanName, targetSource);
// 创建代理对象
Object proxy = createProxy(beanClass, beanName, specificInterceptors, targetSource);
this.proxyTypes.put(cacheKey, proxy.getClass());
return proxy;
}
}

第一步获取定义TargetSource，即遍历所有自定义TargetSourceCreator，调用getTargetSource方法返回TargetSource。

protected TargetSource getCustomTargetSource(Class<?> beanClass, String beanName) {
// We can't create fancy target sources for directly registered singletons.
if (this.customTargetSourceCreators != null &&
this.beanFactory != null && this.beanFactory.containsBean(beanName)) {
for (TargetSourceCreator tsc : this.customTargetSourceCreators) {
TargetSource ts = tsc.getTargetSource(beanClass, beanName);
if (ts != null) {
// Found a matching TargetSource.
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("TargetSourceCreator [" + tsc +
" found custom TargetSource for bean with name '" + beanName + "'");
}
return ts;
}
}
}

// No custom TargetSource found.
return null;
}

第二步获取拦截器由子类实现，根据不同的方式获取当前bean的拦截器，在后文以子类DefaultAdvisorAutoProxyCreator为例详细介绍。

第三步创建代理对象，通过创建ProxyFactory的方式完成，原理细节见ProxyFactory，来简单看下它的实现。

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

ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();
// copy代理配置，如proxyTargetClass，exposeProxy等
proxyFactory.copyFrom(this);

// proxyTargetClass=false时
if (!proxyFactory.isProxyTargetClass()) {
// 再次确认是否要代理类对象
if (shouldProxyTargetClass(beanClass, beanName)) {
proxyFactory.setProxyTargetClass(true);
}
// 不需要则获取其代理接口集合
else {
evaluateProxyInterfaces(beanClass, proxyFactory);
}
}

// 将所有拦截器封装成Advisor
Advisor[] advisors = buildAdvisors(beanName, specificInterceptors);
for (Advisor advisor : advisors) {
proxyFactory.addAdvisor(advisor);
}

proxyFactory.setTargetSource(targetSource);
// 扩展点，支持子类对ProxyFacory扩展
customizeProxyFactory(proxyFactory);

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

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

可以说逻辑非常清晰，最后使用ProxyFactory创建代理对象也是使用ProxyFactory统一的API。如果最终返回的代理对象不为空，则直接返回代理对象，不再执行IOC中的对象属性注入和初始化等操作了。

初始化后(postProcessAfterInitialization)

如果并没有设置自定义TargetSourceCreator，代理对象就会在原始对象初始化完成后创建。

public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
if (bean != null) {
Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
if (!this.earlyProxyReferences.contains(cacheKey)) {
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}
}
return bean;
}

wrapIfNecessary方法执行代理的核心操作。

protected Object wrapIfNecessary(Object bean, String beanName, Object cacheKey) {
if (beanName != null && this.targetSourcedBeans.contains(beanName)) {
return bean;
}
if (Boolean.FALSE.equals(this.advisedBeans.get(cacheKey))) {
return bean;
}
// AOP体系的子类不被代理(Advisor,Advice等)
if (isInfrastructureClass(bean.getClass()) || shouldSkip(bean.getClass(), beanName)) {
this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
return bean;
}

// Create proxy if we have advice.
// 获取拦截器
Object[] specificInterceptors = getAdvicesAndAdvisorsForBean(bean.getClass(), beanName, null);
if (specificInterceptors != DO_NOT_PROXY) {
this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.TRUE);
// 创建代理对象
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;
}

实现过程基本同之前的一直，由子类返回拦截器集合，创建ProxyFactory对象进行代理。

3.默认自动代理类DefaultAdvisorAutoProxyCreator

在基类AbstractAutoProxyCreator中通过BeanPostProcessor扩展的方式，使得bean在创建过程中完成被代理。代理的框架已有AbstractAutoProxyCreator基本完成，留给子类的是获取拦截器getAdvicesAndAdvisorsForBean方法的具体实现。我们以DefaultAdvisorAutoProxyCreator为例，了解下Spring AOP是如何完成自动发现和过滤切面的。

DefaultAdvisorAutoProxyCreator的获取拦截器实现其实由其抽象基类AbstractAdvisorAutoProxyCreator实现。

protected Object[] getAdvicesAndAdvisorsForBean(Class<?> beanClass, String beanName, TargetSource targetSource) {
List<Advisor> advisors = findEligibleAdvisors(beanClass, beanName);
if (advisors.isEmpty()) {
return DO_NOT_PROXY;
}
return advisors.toArray();
}

实际操作有findEligibleAdvisors执行

protected List<Advisor> findEligibleAdvisors(Class<?> beanClass, String beanName) {
// 寻找所有Advisor候选者
List<Advisor> candidateAdvisors = findCandidateAdvisors();
// 获取匹配当前bean的Advisor
List<Advisor> eligibleAdvisors = findAdvisorsThatCanApply(candidateAdvisors, beanClass, beanName);
extendAdvisors(eligibleAdvisors);
if (!eligibleAdvisors.isEmpty()) {
// 对Advisor排序
eligibleAdvisors = sortAdvisors(eligibleAdvisors);
}
return eligibleAdvisors;
}

主要过程分为两步，第一步寻找所有Advisor候选者，即自动发现切面，第二部筛选当前bean的Advisor。

findCandidateAdvisors由BeanFactoryAdvisorRetrievalHelper帮助类执行，原理就是从BeanFactory及其所有父级BeanFactory中寻找类型为Advisor的类，并执行getBean实例化。

public List<Advisor> findAdvisorBeans() {
// Determine list of advisor bean names, if not cached already.
String[] advisorNames = null;
synchronized (this) {
advisorNames = this.cachedAdvisorBeanNames;
if (advisorNames == null) {
// Do not initialize FactoryBeans here: We need to leave all regular beans
// uninitialized to let the auto-proxy creator apply to them!
// 寻找Advisor类型的bean
advisorNames = BeanFactoryUtils.beanNamesForTypeIncludingAncestors(
this.beanFactory, Advisor.class, true, false);
this.cachedAdvisorBeanNames = advisorNames;
}
}
if (advisorNames.length == 0) {
return new LinkedList<Advisor>();
}

List<Advisor> advisors = new LinkedList<Advisor>();
for (String name : advisorNames) {
if (isEligibleBean(name)) {
if (this.beanFactory.isCurrentlyInCreation(name)) {
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Skipping currently created advisor '" + name + "'");
}
}
else {
try {
// getBean实例化
advisors.add(this.beanFactory.getBean(name, Advisor.class));
}
catch (BeanCreationException ex) {
Throwable rootCause = ex.getMostSpecificCause();
if (rootCause instanceof BeanCurrentlyInCreationException) {
BeanCreationException bce = (BeanCreationException) rootCause;
if (this.beanFactory.isCurrentlyInCreation(bce.getBeanName())) {
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Skipping advisor '" + name +
"' with dependency on currently created bean: " + ex.getMessage());
}
// Ignore: indicates a reference back to the bean we're trying to advise.
// We want to find advisors other than the currently created bean itself.
continue;
}
}
throw ex;
}
}
}
}
return advisors;
}

findAdvisorsThatCanApply筛选Advisor是由AopUtils类实现。对不同类型的Advisor进行不同的处理，如IntroductionAdvisor和PointcutAdvisor。

public static List<Advisor> findAdvisorsThatCanApply(List<Advisor> candidateAdvisors, Class<?> clazz) {
if (candidateAdvisors.isEmpty()) {
return candidateAdvisors;
}
List<Advisor> eligibleAdvisors = new LinkedList<Advisor>();
for (Advisor candidate : candidateAdvisors) {
if (candidate instanceof IntroductionAdvisor && canApply(candidate, clazz)) {
eligibleAdvisors.add(candidate);
}
}
boolean hasIntroductions = !eligibleAdvisors.isEmpty();
for (Advisor candidate : candidateAdvisors) {
if (candidate instanceof IntroductionAdvisor) {
// already processed
continue;
}
// 匹配Advisor是否适用当前bean
if (canApply(candidate, clazz, hasIntroductions)) {
eligibleAdvisors.add(candidate);
}
}
return eligibleAdvisors;
}

其中canApply方法执行实际的匹配操作，细节部分主要是对切入点Pointcut和bean的匹配，有兴趣的可以自己深入研究其匹配过程。

public static boolean canApply(Advisor advisor, Class<?> targetClass, boolean hasIntroductions) {
if (advisor instanceof IntroductionAdvisor) {
return ((IntroductionAdvisor) advisor).getClassFilter().matches(targetClass);
}
else if (advisor instanceof PointcutAdvisor) {
PointcutAdvisor pca = (PointcutAdvisor) advisor;
return canApply(pca.getPointcut(), targetClass, hasIntroductions);
}
else {
// It doesn't have a pointcut so we assume it applies.
return true;
}
}

至此也就完成了bean适用的Advisor切面的自动发现与筛选，最后由ProxyFactory完成代理创建。

4.AOP中的循环依赖

在看自动代理源码的过程中，突然注意到SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor接口中的getEarlyBeanReference方法，它是Spring处理循环依赖时返回**未创建完(只实例化未做依赖注入)**Bean的扩展。关于循环依赖可以去Bean的循环依赖一章去详细了解，这里只做简单的说明。

有两个单例Bean，A和B，A中引用了B，B中引用了A。Spring对这种相互依赖做了特殊的处理，即在对象实例化后缓存一份key为beanName的ObjectFactory，ObjectFactory中的getObject方法返回当前创建对象的引用。

// 支持单例依赖循环
if (earlySingletonExposure) {
// 添加Early对象缓存
addSingletonFactory(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
[@Override](https://my.oschina.net/u/1162528)
public Object getObject() throws BeansException {
return getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);
}
});
}

这里假设先创建A对象实例，当A进行依赖注入时，需要B对象，则会通过getBean方法创建B对象。此时A并没有创建完成，但在Early缓存中存有A的引用，因而当B对象进行依赖注入A时，直接返回A对象的Early引用，从而不会造成陷入无休止的依赖注入循环中。

在getEarlyBeanReference方法中，不仅只是返回对象引用，还有一个扩展点，支持SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor接口中的getEarlyBeanReference方法对返回的对象引用进行修改。

protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {
Object exposedObject = bean;
if (bean != null && !mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
if (bp instanceof SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) {
SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
// 扩展点，对Early对象进行修改
exposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
if (exposedObject == null) {
return exposedObject;
}
}
}
}
return exposedObject;
}

回到AOP的自动代理上，在AbstractAutoProxyCreator中实现了getEarlyBeanReference扩展

public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) throws BeansException {
Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
if (!this.earlyProxyReferences.contains(cacheKey)) {
this.earlyProxyReferences.add(cacheKey);
}
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}

这里将标识唯一bean的cacheKey添加到earlyProxyReferences中，在之后bean的初始化中将很有用。然后执行wrapIfNecessary返回bean的代理对象，因而如果存在循环依赖，则依赖注入的就是真正的代理对象。

在对象执行完依赖注入后，进行初始化操作，会调用初始化后扩展postProcessAfterInitialization方法，再来关注下AbstractAutoProxyCreator此方法的实现。

public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
if (bean != null) {
Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
// 判断early引用中是否包含cacheKey
if (!this.earlyProxyReferences.contains(cacheKey)) {
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}
}
return bean;
}

它判断了earlyProxyReferences中不包含当前bean的cacheKey才会执行代理操作，也就是说，如果存在循环依赖时，代理对象在getEarlyBeanReference时就创建了，而在初始化后直接跳过了，返回的bean是原始的对象。

你可能会问，既然这里返回的不是代理对象，那代理对象最后是怎样返回的呢？

Spring在对象进行初始化后，对存在循环依赖的又做了巧妙的处理。

if (earlySingletonExposure) {
// 如果存在循环依赖，则返回的为代理对象
Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
if (earlySingletonReference != null) {
// 循环依赖下，经过初始化后的对象同原始对象一致
// 因而将代理对象赋给最终返回的对象引用
if (exposedObject == bean) {
exposedObject = earlySingletonReference;
}
}
}

这里的设计很是巧妙，需要结合依赖循环的处理，AOP对象的处理统一来理解。同时对循环依赖时，不直接缓存对象，而是通过ObjectFactory的方式有了更深的理解。有兴趣的同学可以反复琢磨一下。

2017/12/24更新

回头再看这个循环依赖的点，还是花了一点时间来回翻了下源码才理解，因此再补充记录下。getSingleton(beanName, false)方法，当不存在循环依赖时，会返回null，而存在循环依赖时，返回的是ObjectFactory的getEarlyBeanReference方法返回的对象。原始的bean对象经过getEarlyBeanReference方法后，可能存在SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor处理器，在其getEarlyBeanReference方法中被改变了，比如AbstractAutoProxyCreator中会返回代理对象。而在AbstractAutoProxyCreator的实现中，使用cacheKey保证了生成的代理对象是单例的。因此当if (exposedObject == bean)判断时会返回true，从而getBean方法返回的对象就是真正的代理对象。此时还有一个疑问，代理对象并没有进行属性的依赖注入以及init-method等的初始化啊？其实代理对象没有必要去复制原始对象的内部结构，因为它持有原始对象的引用，并且实际调用方法是交由原始对象去处理的。

总结

Spring AOP的自动代理，它同ProxyFactoryBean采用了不同的扩展方式。FactoryBean的扩展思路非常清晰，在工厂ProxyFactoryBean创建完成后直接根据其配置动态生成不同的代理对象，适用于简单的配置，但在ApplicationContext高级容器中，就需要通过BeanPostProcessor扩展进行更细粒度的操作，从而支持复杂的业务配置。而接下来要讨论的AspectJ整合Spring的基础实现，就来自于Spring AOP的自动代理。