Spring AOP的實(shí)現(xiàn)原理

ephererid 發(fā)布于2019-08-14 15:54 / 1117人閱讀

摘要：使用與的靜態(tài)代理不同，使用的動(dòng)態(tài)代理，所謂的動(dòng)態(tài)代理就是說框架不會(huì)去修改字節(jié)碼，而是在內(nèi)存中臨時(shí)為方法生成一個(gè)對(duì)象，這個(gè)對(duì)象包含了目標(biāo)對(duì)象的全部方法，并且在特定的切點(diǎn)做了增強(qiáng)處理，并回調(diào)原對(duì)象的方法。

AOP（Aspect Orient Programming），我們一般稱為面向方面（切面）編程，作為面向?qū)ο蟮囊环N補(bǔ)充，用于處理系統(tǒng)中分布于各個(gè)模塊的橫切關(guān)注點(diǎn)，比如事務(wù)管理、日志、緩存等等。AOP實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于AOP框架自動(dòng)創(chuàng)建的AOP代理，AOP代理主要分為靜態(tài)代理和動(dòng)態(tài)代理，靜態(tài)代理的代表為AspectJ；而動(dòng)態(tài)代理則以Spring AOP為代表。本文會(huì)分別對(duì)AspectJ和Spring AOP的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析和介紹。

使用AspectJ的編譯時(shí)增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)AOP

之前提到，AspectJ是靜態(tài)代理的增強(qiáng)，所謂的靜態(tài)代理就是AOP框架會(huì)在編譯階段生成AOP代理類，因此也稱為編譯時(shí)增強(qiáng)。

舉個(gè)實(shí)例的例子來說。首先我們有一個(gè)普通的Hello類

public class Hello {
    public void sayHello() {
        System.out.println("hello");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Hello h = new Hello();
        h.sayHello();
    }
}

使用AspectJ編寫一個(gè)Aspect

public aspect TxAspect {
    void around():call(void Hello.sayHello()){
        System.out.println("開始事務(wù) ...");
        proceed();
        System.out.println("事務(wù)結(jié)束 ...");
    }
}

這里模擬了一個(gè)事務(wù)的場(chǎng)景，類似于Spring的聲明式事務(wù)。使用AspectJ的編譯器編譯

ajc -d . Hello.java TxAspect.aj

編譯完成之后再運(yùn)行這個(gè)Hello類，可以看到以下輸出

開始事務(wù) ...
hello
事務(wù)結(jié)束 ...

顯然，AOP已經(jīng)生效了，那么究竟AspectJ是如何在沒有修改Hello類的情況下為Hello類增加新功能的呢？

查看一下編譯后的Hello.class

public class Hello {
    public Hello() {
    }

    public void sayHello() {
        System.out.println("hello");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Hello h = new Hello();
        sayHello_aroundBody1$advice(h, TxAspect.aspectOf(), (AroundClosure)null);
    }
}

可以看到，這個(gè)類比原來的Hello.java多了一些代碼，這就是AspectJ的靜態(tài)代理，它會(huì)在編譯階段將Aspect織入Java字節(jié)碼中，
運(yùn)行的時(shí)候就是經(jīng)過增強(qiáng)之后的AOP對(duì)象。

public void ajc$around$com_listenzhangbin_aop_TxAspect$1$f54fe983(AroundClosure ajc$aroundClosure) {
        System.out.println("開始事務(wù) ...");
        ajc$around$com_listenzhangbin_aop_TxAspect$1$f54fe983proceed(ajc$aroundClosure);
        System.out.println("事務(wù)結(jié)束 ...");
    }

從Aspect編譯后的class文件可以更明顯的看出執(zhí)行的邏輯。proceed方法就是回調(diào)執(zhí)行被代理類中的方法。

使用Spring AOP

與AspectJ的靜態(tài)代理不同，Spring AOP使用的動(dòng)態(tài)代理，所謂的動(dòng)態(tài)代理就是說AOP框架不會(huì)去修改字節(jié)碼，而是在內(nèi)存中臨時(shí)為方法生成一個(gè)AOP對(duì)象，這個(gè)AOP對(duì)象包含了目標(biāo)對(duì)象的全部方法，并且在特定的切點(diǎn)做了增強(qiáng)處理，并回調(diào)原對(duì)象的方法。

Spring AOP中的動(dòng)態(tài)代理主要有兩種方式，JDK動(dòng)態(tài)代理和CGLIB動(dòng)態(tài)代理。JDK動(dòng)態(tài)代理通過反射來接收被代理的類，并且要求被代理的類必須實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口。JDK動(dòng)態(tài)代理的核心是InvocationHandler接口和Proxy類。

如果目標(biāo)類沒有實(shí)現(xiàn)接口，那么Spring AOP會(huì)選擇使用CGLIB來動(dòng)態(tài)代理目標(biāo)類。CGLIB（Code Generation Library），是一個(gè)代碼生成的類庫，可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)的生成某個(gè)類的子類，注意，CGLIB是通過繼承的方式做的動(dòng)態(tài)代理，因此如果某個(gè)類被標(biāo)記為final，那么它是無法使用CGLIB做動(dòng)態(tài)代理的。

為了驗(yàn)證以上的說法，可以做一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試。首先測(cè)試實(shí)現(xiàn)接口的情況。

定義一個(gè)接口

public interface Person {
    String sayHello(String name);
}

實(shí)現(xiàn)類

@Component
public class Chinese implements Person {

    @Timer
    @Override
    public String sayHello(String name) {
        System.out.println("-- sayHello() --");
        return name + " hello, AOP";
    }

    public void eat(String food) {
        System.out.println("我正在吃：" + food);
    }

}

這里的@Timer注解是我自己定義的一個(gè)普通注解，用來標(biāo)記Pointcut。

定義Aspect

@Aspect
@Component
public class AdviceTest {

    @Pointcut("@annotation(com.listenzhangbin.aop.Timer)")
    public void pointcut() {
    }

    @Before("pointcut()")
    public void before() {
        System.out.println("before");
    }
}

運(yùn)行

@SpringBootApplication
@RestController
public class SpringBootDemoApplication {

    //這里必須使用Person接口做注入
    @Autowired
    private Person chinese;

    @RequestMapping("/test")
    public void test() {
        chinese.sayHello("listen");
        System.out.println(chinese.getClass());
    }

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringBootDemoApplication.class, args);
    }
}

輸出

before
-- sayHello() --
class com.sun.proxy.$Proxy53

可以看到類型是com.sun.proxy.$Proxy53，也就是前面提到的Proxy類，因此這里Spring AOP使用了JDK的動(dòng)態(tài)代理。

再來看看不實(shí)現(xiàn)接口的情況，修改Chinese類

@Component
public class Chinese {

    @Timer
//    @Override
    public String sayHello(String name) {
        System.out.println("-- sayHello() --");
        return name + " hello, AOP";
    }

    public void eat(String food) {
        System.out.println("我正在吃：" + food);
    }

}

運(yùn)行

@SpringBootApplication
@RestController
public class SpringBootDemoApplication {

    //直接用Chinese類注入
    @Autowired
    private Chinese chinese;

    @RequestMapping("/test")
    public void test() {
        chinese.sayHello("listen");
        System.out.println(chinese.getClass());
    }

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringBootDemoApplication.class, args);
    }
}

輸出

before
-- sayHello() --
class com.listenzhangbin.aop.Chinese$$EnhancerBySpringCGLIB$$56b89168

可以看到類被CGLIB增強(qiáng)了，也就是動(dòng)態(tài)代理。這里的CGLIB代理就是Spring AOP的代理，這個(gè)類也就是所謂的AOP代理，AOP代理類在切點(diǎn)動(dòng)態(tài)地織入了增強(qiáng)處理。

小結(jié)

AspectJ在編譯時(shí)就增強(qiáng)了目標(biāo)對(duì)象，Spring AOP的動(dòng)態(tài)代理則是在每次運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)的增強(qiáng)，生成AOP代理對(duì)象，區(qū)別在于生成AOP代理對(duì)象的時(shí)機(jī)不同，相對(duì)來說AspectJ的靜態(tài)代理方式具有更好的性能，但是AspectJ需要特定的編譯器進(jìn)行處理，而Spring AOP則無需特定的編譯器處理。

參考：

《Spring AOP 實(shí)現(xiàn)原理與 CGLIB 應(yīng)用》
《Spring 容器AOP的實(shí)現(xiàn)原理——?jiǎng)討B(tài)代理》
《AOP的底層實(shí)現(xiàn)-CGLIB動(dòng)態(tài)代理和JDK動(dòng)態(tài)代理》

我的個(gè)人博客原文。