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前言
最近在钻研 Spring 源码，Spring 最外围的性能就是 IOC 容器 和 AOP。本文定位是以最简的形式，剖析 Spring AOP 源码。
基本概念
下面的思维导图可能概括了 Spring AOP，其最重要的是 Spring AOP 只能作用于 Bean，而 AspectJ 可能在编译期、类加载期对字节码进行更改。
猜想实现原理
Spring AOP 的实现原理是 动静代理，然而具体又是怎么实现的呢？
在 Spring 容器中，咱们应用的每个 bean 都是 BeanDefinition 的实例，容器会在适合的机会依据 BeanDefinition 的根本信息实例化 bean 对象。
所以比较简单的做法是，Spring 会主动生成代理对象的代理类。咱们在获取 bean 时，Spring 容器返回代理类对象，而不是理论的 bean。
调试代码
本文应用的代码，装置了 lombok，并基于 Spring Boot，是一个齐全基于注解的最简调试代码。
注解配置类 AopConfig：
@Slf4j
@Component
@Aspect
public class AopConfig {@Pointcut("within(com.life.demo..*)")
public void pointCut() {}
@Before("com.life.demo.AopConfig.pointCut()")
public void log() {log.info("this is point cut...");
}
}Spring 启动类 AppApplication：
@SpringBootApplication
@EnableAspectJAutoProxy
public class AppApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(AppApplication.class, args);
}
}Controller HelloWorldController：
package com.life.demo.controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
@RestController
@Slf4j
public class HelloWorldController {@GetMapping("/hello")
public String greeting() {return "hello!";}
}运行 Web 利用，在浏览器输出网址 http://localhost:11111/hello，会看到 log：
INFO 96257 --- [io-11111-exec-1] com.life.demo.AopConfig : this is point cut...验证出胜利配置了代理。
应用阐明
- @EnableAspectJAutoProxy 开启 AOP。
- 应用 @Aspect 注解的 bean 都会被 Spring 当做用来实现 AOP 的配置类。
- 配置 Advice，不做具体介绍，具体参考 Spring AOP 官网文档。
- @Pointcut，用来匹配 Spring 容器中的所有 bean 的办法的。
@Pointcut("execution(* transfer(..))")// the pointcut expression
private void anyOldTransfer() {}// the pointcut signature@Pointcut 中应用了 execution 来正则匹配办法签名，这也是最罕用的，除了 execution，咱们再看看其余的几个比拟罕用的匹配形式：
- within：指定所在类或所在包上面的办法（Spring AOP 独有）
如 @Pointcut("within(com.javadoop.springaoplearning.service..*)")
- @annotation：办法上具备特定的注解，如 @Subscribe 用于订阅特定的事件。
如 @Pointcut("execution(* .(..)) && @annotation(com.javadoop.annotation.Subscribe)")
- bean(idOrNameOfBean)：匹配 bean 的名字（Spring AOP 独有）
如 @Pointcut("bean(*Service)")
Tips：下面匹配中，通常 “.” 代表一个包名，”..” 代表包及其子包，办法参数任意匹配应用两个点 “..”。
源码深入分析
@EnableAspectJAutoProxy 开启 AOP
@EnableAspectJAutoProxy 注解定义：
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Import(AspectJAutoProxyRegistrar.class)
public @interface EnableAspectJAutoProxy {boolean proxyTargetClass() default false;
boolean exposeProxy() default false;}class AspectJAutoProxyRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar {
@Override
public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata importingClassMetadata, BeanDefinitionRegistry registry) {AopConfigUtils.registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(registry);
AnnotationAttributes enableAspectJAutoProxy =
AnnotationConfigUtils.attributesFor(importingClassMetadata, EnableAspectJAutoProxy.class);
if (enableAspectJAutoProxy != null) {if (enableAspectJAutoProxy.getBoolean("proxyTargetClass")) {AopConfigUtils.forceAutoProxyCreatorToUseClassProxying(registry);
}
if (enableAspectJAutoProxy.getBoolean("exposeProxy")) {AopConfigUtils.forceAutoProxyCreatorToExposeProxy(registry);
}
}
}
}在 AppApplication 启动类上要退出 @EnableAspectJAutoProxy 注解开启 AOP，查看该注解源码，其 proxyTargetClass() 是在 AspectJAutoProxyRegistrar 类中调用，而 AspectJAutoProxyRegistrar 是一个 ImportBeanDefinitionRegistrar。再往上追根溯源，能够看到是在接口 ConfigurableApplicationContext 中 void refresh() 调用。
IOC 容器治理 AOP 实例
在创立 bean 时，会调用 AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean(…)。
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final Object[] args)
throws BeanCreationException {
// 初始化 bean
BeanWrapper instanceWrapper = null;
if (mbd.isSingleton()) {instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
}
if (instanceWrapper == null) {
// 1. 创立实例
instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
}
...
// Initialize the bean instance.
Object exposedObject = bean;
try {
// 2. 装载属性
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
if (exposedObject != null) {
// 3. 初始化
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
}
...
}着重看第 3 步 initializeBean(…) 办法：
protected Object initializeBean(final String beanName, final Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {if (System.getSecurityManager() != null) {AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () -> {invokeAwareMethods(beanName, bean);
return null;
}, getAccessControlContext());
}
else {invokeAwareMethods(beanName, bean);
}
Object wrappedBean = bean;
if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);
}
try {invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException((mbd != null ? mbd.getResourceDescription() : null),
beanName, "Invocation of init method failed", ex);
}
if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
// 执行每个 BeanPostProcessor 的 postProcessAfterInitialization 办法！wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);
}
return wrappedBean;
}Spring IOC 容器创立 bean 实例时，最初都会对 bean 进行解决，来实现加强。对于 Spring AOP 来说，就是创立代理类。
下面代码中函数 applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(…) 最终调用了 AbstractAutoProxyCreator 实现的 postProcessAfterInitialization() 办法。
/**
* Create a proxy with the configured interceptors if the bean is
* identified as one to proxy by the subclass.
* @see #getAdvicesAndAdvisorsForBean
*/
@Override
public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) {if (bean != null) {Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}
}
return bean;
}wrapIfNecessary(...)办法在须要时返回了代理类。
protected Object wrapIfNecessary(Object bean, String beanName, Object cacheKey) {if (StringUtils.hasLength(beanName) && this.targetSourcedBeans.contains(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;
}
// 1. Create proxy if we have advice.
Object[] specificInterceptors = getAdvicesAndAdvisorsForBean(bean.getClass(), beanName, null);
if (specificInterceptors != DO_NOT_PROXY) {this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.TRUE);
// 2. 外围！重点！重要！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;
}上述代码第 1 步 getAdvicesAndAdvisorsForBean(…) 办法是返回某个 beanName 下的 Advice 和 Advisor，如果返回后果不为空的话，才会创立代理。其外围办法就是 createProxy(…)。
protected Object createProxy(Class<?> beanClass, @Nullable String beanName,
@Nullable Object[] specificInterceptors, TargetSource targetSource) {if (this.beanFactory instanceof ConfigurableListableBeanFactory) {AutoProxyUtils.exposeTargetClass((ConfigurableListableBeanFactory) this.beanFactory, beanName, beanClass);
}
// 1. 获取适合的 ProxyFactory
ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();
proxyFactory.copyFrom(this);
if (!proxyFactory.isProxyTargetClass()) {if (shouldProxyTargetClass(beanClass, beanName)) {proxyFactory.setProxyTargetClass(true);
}
else {evaluateProxyInterfaces(beanClass, proxyFactory);
}
}
Advisor[] advisors = buildAdvisors(beanName, specificInterceptors);
proxyFactory.addAdvisors(advisors);
proxyFactory.setTargetSource(targetSource);
customizeProxyFactory(proxyFactory);
proxyFactory.setFrozen(this.freezeProxy);
if (advisorsPreFiltered()) {proxyFactory.setPreFiltered(true);
}
// 2. 创立并返回适合的 AOP 对象
return proxyFactory.getProxy(getProxyClassLoader());
}ProxyFactory
@Override
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() || Proxy.isProxyClass(targetClass)) {return new JdkDynamicAopProxy(config);
}
return new ObjenesisCglibAopProxy(config);
}
else {return new JdkDynamicAopProxy(config);
}
}查看代码最终发现是在 DefaultAopProxyFactory#createAopProxy(…) 办法中实现。
AopProxy 接口的 2 个实现类：CglibAopProxy 和 JdkDynamicAopProxy。这里就不剖析 JdkDynamicAopProxy 类，仅剖析 CglibAopProxy 类。CglibAopProxy 类实现的 getProxy(…) 办法如下：
@Override
public Object getProxy(@Nullable ClassLoader classLoader) {if (logger.isTraceEnabled()) {logger.trace("Creating CGLIB proxy:" + this.advised.getTargetSource());
}
try {Class<?> rootClass = this.advised.getTargetClass();
Assert.state(rootClass != null, "Target class must be available for creating a CGLIB proxy");
Class<?> proxySuperClass = rootClass;
if (ClassUtils.isCglibProxyClass(rootClass)) {proxySuperClass = rootClass.getSuperclass();
Class<?>[] additionalInterfaces = rootClass.getInterfaces();
for (Class<?> additionalInterface : additionalInterfaces) {this.advised.addInterface(additionalInterface);
}
}
// Validate the class, writing log messages as necessary.
validateClassIfNecessary(proxySuperClass, classLoader);
// Configure CGLIB Enhancer...
Enhancer enhancer = createEnhancer();
if (classLoader != null) {enhancer.setClassLoader(classLoader);
if (classLoader instanceof SmartClassLoader &&
((SmartClassLoader) classLoader).isClassReloadable(proxySuperClass)) {enhancer.setUseCache(false);
}
}
enhancer.setSuperclass(proxySuperClass);
enhancer.setInterfaces(AopProxyUtils.completeProxiedInterfaces(this.advised));
enhancer.setNamingPolicy(SpringNamingPolicy.INSTANCE);
enhancer.setStrategy(new ClassLoaderAwareUndeclaredThrowableStrategy(classLoader));
Callback[] callbacks = getCallbacks(rootClass);
Class<?>[] types = new Class<?>[callbacks.length];
for (int x = 0; x < types.length; x++) {types[x] = callbacks[x].getClass();}
// fixedInterceptorMap only populated at this point, after getCallbacks call above
enhancer.setCallbackFilter(new ProxyCallbackFilter(this.advised.getConfigurationOnlyCopy(), this.fixedInterceptorMap, this.fixedInterceptorOffset));
enhancer.setCallbackTypes(types);
// Generate the proxy class and create a proxy instance.
return createProxyClassAndInstance(enhancer, callbacks);
}
catch (CodeGenerationException | IllegalArgumentException ex) {throw new AopConfigException("Could not generate CGLIB subclass of" + this.advised.getTargetClass() +
": Common causes of this problem include using a final class or a non-visible class",
ex);
}
catch (Throwable ex) {// TargetSource.getTarget() failed
throw new AopConfigException("Unexpected AOP exception", ex);
}
}CGLIB 生成代理的外围是 Enhancer，详情见 Enhancer API 文档、cglib 官网。
总结
Spring AOP 应用了动静代理，作用于 IOC 容器治理的 bean。在获取 bean 时会依据须要创立代理类，并返回代理类。在 Spring Boot 中应用 Spring AOP 时应该先用 @EnableAspectJAutoProxy 注解开启代理，定义代理类和代理规定，不须要 XML 或其余配置。
Spring 的源码太庞杂，调用链太深，在钻研源码的时候应该明确指标，把握外围原理。就像学汉语字典，并不需要把握其中的每一个汉字（况且 Spring 源码更新频率很快）。
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