带你理解Spring AOP

AOP概述

在我们的日常开发中，除了正常业务逻辑外，还可能经常会需要在业务逻辑的特定位置加入日志，以便于调试和问题分析。但是这种插入日志的逻辑和业务逻辑间并不存在连续性和依赖性，这种逻辑侵入随着项目的不断发展，会导致项目越来越来臃肿，同时也更加难以管理。为了解决这个问题，优秀的前辈们推出了AOP（面向切面编程）理念以及很多优秀的AOP框架，其中比较有代表性的就AspectJ，AspectJ通过扩展java语言实现了AOP框架。当然我们的spring框架也实现了自己的AOP框架(Spring AOP)，并在spring 2.0后完美的集成了ApectJ。
AOP有很多种实现方式，在最早的时候AOP的实现还是通过静态代理的方式实现，例如AspectJ通过自己的ajc编译器在程序编译阶段编译生成静态代理类的Class文件以完成相关切面逻辑，不过这种方式不够灵活，每次有新的接口或逻辑需要使用切面功能都需要修改AspectJ中的切面配置，然后重新启动项目，无疑这是很烦的。随着技术的发展，我们有了更多更好的技术实现，这里介绍两只中常用AOP实现技术，也是我们spring中使用的：
（1）jdk动态代理：
java在jdk 1.3后引入了jdk动态代理，可以在运行期间为实现了某个接口的对象动态的是生成代理对象，它是在运行期间通过反射实现的，灵活性很好了，但是较编译生成Class文件的实现方式，性能差了些，另外所有需要进行代理的对象都必须要实现某个接口，这是动态代理最大的硬伤了。
（2）cglib动态字节码增强：
大家都知道，jvm的类加载器并不在乎class文件如何生成，只要是满足规范的class文件都能加载运行。一般我们的java应用程序都是通过javac编译生成class文件，但是只要我们满足class文件规范，我们完全可以使用cglib等字节码工具在程序运行期间动态的构建Class文件。在我们从本地的class文件加载类文件并构建对象时，可以使用cglib动态的生成该对象的代理对象。

静态代理与动态代理

AOP的实现是基于代理模式的，所以我们需要通过了解代理模式来学习AOP，接下来我来介绍下静态代理和动态代理的实现。
1. 静态代理：
我们可以看下下面的代码：

public interface Subject {String getName();
}public class RealSubject implements Subject {public String getName() {return ”东哥真帅！“;}
}public class Proxy implements Subject {private RealSubject realSubject;public Proxy(Subject realSubject){this.realSubject = realSubject;}public String getName() {return realSubject.getName() + ”东哥真是666！“;}
}public class Main {public static void main(String[] args) {Subject realSubject = new RealSubject();Subject proxy = new Proxy(realSubject);proxy. getName();
}

我们可以看到真的是灰常简单，代理对象和原始对象都实现了Subject，代理对象引用了原始对象，并在接口调用时利用了realSubject的getName()方法，只不过在realSubject返回数据的基础上加了些文字，没错这就是最简单的静态代理。但这种模式存在一个致命的问题：getName()函数可能并不仅仅只有Subject接口实现了，其他接口可能也实现了这个函数，例如我再有个Topic接口，它也有这个getName()方法。那么当我的切面需要切到所有实现getName的函数时，我们还需要在为Topic接口实现一套类似上面的代码，这要搞下去的话累都累死了，为了解决这个问题，我们引出了动态代理。我们接下来看下基于jdk和cglib实现的动态代理。

2. 动态代理：

（1）jdk动态代理代码：

public class RequestInvocationHandler implements InvocationHandler {private Object target;public RequestInvocationHandler(Object target){this.target = target;}@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {if(method.getName().equals("getName")){return method.invoke(target, args) + "东哥真是666！";}return null;}}Subject subject = (Subject) Proxy.newProxyInstance(ProxyRunner.class.getClassLoader(),new Class[]{Subject.class},new RequestInvocationHandler(new RealSubject()));subject.getName();Topic topic = (Topic) Proxy.newProxyInstance(ProxyRunner.class.getClassLoader(),new Class[]{Topic.class},new RequestInvocationHandler(new RealTopic()));topic.getName();

jdk动态代理的实现主要依赖于java.lang.reflect.Proxy类和java.lang.reflect.InvocationHandler接口。我们可以看出jdk动态代理是靠实现特定接口，我们在平时开发中不可能所有的对象都实现特定的接口，cglib为我们解决了这个问题。

（2）cglib实现动态代理代码：

    public class RequestInvocationHandler implements MethodInterceptor {@Overridepublic Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {if (method.getName().equals("getName")) {return methodProxy.invokeSuper(o, objects) + "东哥真是666！";}return null;}}Enhancer enhancer = new Enhancer();enhancer.setSuperclass(Subject.class);enhancer.setCallback(new RequestInvocationHandler());Subject proxy = (Subject) enhancer.create();proxy.getName();

我们可以看到cglib通过继承目标对象，并覆写父类方法来实现动态代理，通过字节码生成技术在运行期间动态的自动帮我们构建代理对象。由于cglib采用继承覆写父类方法实现，所以也存在一定局限，当父类的方法为final、static、private类型时，cglib无法对方法进行代理，只能直接调用目标对象的方法。

AOP组件介绍

在具体了解整个AOP的运行流程前，我们先来看下AOP中几个比较重要的组件，当然这些术语都是参照ApectJ中的概念。

组件名	概念
joinpoint	AOP功能模块需要织入的地方，也有人称之为系统执行点，在ApectJ中有很多执行点类型，例如方法调用、方法执行、字段设置、类初始化等，但是在Spring Aop目前仅支持方法调用类型的切入点，不过已经能够我们大部分的业务开发了。
pointcut	pointcut就是joinpoint的表述方式，通过pointcut的表达式我们就可以寻找到满足条件joinpoint。
advice	advice是切入逻辑的载体，简单的说就是我们要织入的逻辑代码，他有很多种类型，包括Before Advice、After Advice等等，不过我们最常用的还是Around Advice，它同时包含了其他几种的功能。
aspect(advisor)	aspect是将joinpoint和pointcut模块化封装的AOP概念实体，在我们SpringAop中也称为advisor，且一般一个advisor仅包含一个joinpoint和一个pointcut。
weaver	weaver就是织入器，负责将逻辑织入到joinpoint的具体执行者。
target object	被织入的对象

Spring AOP织入原理

我们先来看下伪代码：

// 新建织入者weaver
ProxyFactory weaver = new ProxyFactory(new Executable());// 新建根据接口名匹配的advisor(aspect)
NameMatchMethodPointcutAdvisor advisor = new NameMatchMethodPointcutAdvisor();
// 设置pointcut，在这里是需要织入的接口名，"execute"相当于pointcut
advisor.setMappedName("execute");
// 设置Advice，ExecutableAdvice中包含了代码逻辑
advisor.setAdvice(new ExecutableAdvice());// 将advisor传递给weaver
weaver.addAdvisor(advisor);
// weaver通过ProxyFactor获取代理类
Executable proxyObject = weaver.getProxy();proxyObject.execute();

上面的伪代码实际上已经揭示了AOP的完整流程：
（1）通过advisor包装pointcut和advice数据
（2）然后weaver利用advisor内的数据来获取代理对象
通过上面的逻辑分析，我们可以知道，对于SpringAOP的实现，最重要的有两点即pointcut和advice数据的获取和代理对象的生成，那我们接下来就分为这两部分着重讲解下。

（一）pointcut和advice数据的获取

其实上面的伪代码是spring早期的实现方式，如上面代码所示，当时的pointcut只能是方法名或者对象类型（支持正则表达式），而advice需要通过实现特定的接口来实现，advisor也是通过继承特定的系统类实现的，最后还需要将bean的信息以xml的形式保存起来以支持IoC。
当然现在没那么麻烦了，我们看下目前我们的使用方式（基于注解的代理）：

@Aspect
@Component
class Aspect {@Pointcut("@annotation(com.xxx.xxx.xxx)")public void servicePointcut() {}@Around("servicePointcut()")public Object around(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {xxxxxxxxxxxxxxx;xxxxxxxxxxxxxxx;return xxx;}
}

现在我们有注解支持并且集成了AspectJ，可以使用AspectJ表达式，但底层的实现原理还是一样的。我们现在使用的weaver在注入到容器后，容器会自动寻找容器内所有标识了@Aspect的advisor(aspect)对象，获取到advisor(aspect)对象后，会通过反射获取@Pointcut内的表达式，然后通过AspectJ的类库解析生成pointcut对象，最后ProxyFactory便可以利用这些数据生成代理对象了，其实原理还是一样的，只是加了层封装，更加方便了我们的业务开发。

（二）代理对象的生成

接下来就是最重点的部分了，其实也很简单，需要大家有足够的IoC知识，可以看下我的IoC原理文章：深入了解spring IoC
在获取到了pointcut和advice数据后，weaver便开始了代理对象的构造了。我们在上面的代码中可以看到weaver的类型是ProxyFactory，ProxyFactory是最简单基本的一个织入器实现类，目前我们最经常使用的织入器实现类是AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator，不过实现原理都是一样的：都是基于BeanPostProcessor。我们在IoC原理中介绍过BeanPostProcessor，BeanPostProcessor可以干预Bean的实例化过程，它有点类似于责任链，任何一个bean的构建都需要经过这条链，只有执行完所有BeanPostProcessor后才会返回实例化的对象。AOP实现了BeanPostProcessor，他在目标对象实例化后利用反射或cglib生成了目标对象的动态代理对象（实现逻辑见上面：jdk动态代理代码实现/cglib实现动态代理），然后直接将代理对象返回给了使用方。这样使用方使用的便是经过动态代理后的对象，便实现了AOP的功能。很简单吧！🙃🙃🙃🙃