spring当中的AOP

什么是AOP

AOP（Aspect-OrientedProgramming，面向方面编程），可以说是OOP（Object-OrientedPrograming，面向对象编程）的补充和完善。OOP引入封装、继承和多态性等概念来建立一种对象层次结构，用以模拟公共行为的一个集合。当我们需要为分散的对象引入公共行为的时候，OOP则显得无能为力。也就是说，OOP允许你定义从上到下的关系，但并不适合定义从左到右的关系。例如日志功能。日志代码往往水平地散布在所有对象层次中，而与它所散布到的对象的核心功能毫无关系。对于其他类型的代码，如安全性、异常处理和透明的持续性也是如此。这种散布在各处的无关的代码被称为横切（cross-cutting）代码，在OOP设计中，它导致了大量代码的重复，而不利于各个模块的重用。

 

而AOP技术则恰恰相反，它利用一种称为“横切”的技术，剖解开封装的对象内部，并将那些影响了多个类的公共行为封装到一个可重用模块，并将其名为“Aspect”，即方面。所谓“方面”，简单地说，就是将那些与业务无关，却为业务模块所共同调用的逻辑或责任封装起来，便于减少系统的重复代码，降低模块间的耦合度，并有利于未来的可操作性和可维护性。AOP代表的是一个横向的关系，如果说“对象”是一个空心的圆柱体，其中封装的是对象的属性和行为；那么面向方面编程的方法，就仿佛一把利刃，将这些空心圆柱体剖开，以获得其内部的消息。而剖开的切面，也就是所谓的“方面”了。然后它又以巧夺天功的妙手将这些剖开的切面复原，不留痕迹。

 

使用“横切”技术，AOP把软件系统分为两个部分：核心关注点和横切关注点。业务处理的主要流程是核心关注点，与之关系不大的部分是横切关注点。横切关注点的一个特点是，他们经常发生在核心关注点的多处，而各处都基本相似。比如权限认证、日志、事务处理。Aop的作用在于分离系统中的各种关注点，将核心关注点和横切关注点分离开来。正如Avanade公司的高级方案构架师Adam Magee所说，AOP的核心思想就是“将应用程序中的商业逻辑同对其提供支持的通用服务进行分离。”

 

实现AOP的技术，主要分为两大类：

一是采用动态代理技术，利用截取消息的方式，对该消息进行装饰，以取代原有对象行为的执行；

二是采用静态织入的方式，引入特定的语法创建“方面”，从而使得编译器可以在编译期间织入有关“方面”的代码。

 

AOP使用场景

AOP用来封装横切关注点，具体可以在下面的场景中使用:

 

Authentication权限

Caching缓存

Contextpassing内容传递

Errorhandling错误处理

Lazyloading　懒加载

Debugging　　调试

logging,tracing, profiling and monitoring　记录跟踪　优化　校准

Performanceoptimization　性能优化

Persistence　　持久化

Resourcepooling　资源池

Synchronization　同步

Transactions事务

 

AOP相关概念

方面（Aspect）：一个关注点的模块化，这个关注点实现可能另外横切多个对象。事务管理是J2EE应用中一个很好的横切关注点例子。方面用Spring的 Advisor或拦截器实现。

 

连接点（Joinpoint）:程序执行过程中明确的点，如方法的调用或特定的异常被抛出。

 

通知（Advice）:在特定的连接点，AOP框架执行的动作。各种类型的通知包括“around”、“before”和“throws”通知。通知类型将在下面讨论。许多AOP框架包括Spring都是以拦截器做通知模型，维护一个“围绕”连接点的拦截器链。Spring中定义了四个advice: BeforeAdvice, AfterAdvice, ThrowAdvice和DynamicIntroductionAdvice

 

切入点（Pointcut）:指定一个通知将被引发的一系列连接点的集合。AOP框架必须允许开发者指定切入点：例如，使用正则表达式。 Spring定义了Pointcut接口，用来组合MethodMatcher和ClassFilter，可以通过名字很清楚的理解， MethodMatcher是用来检查目标类的方法是否可以被应用此通知，而ClassFilter是用来检查Pointcut是否应该应用到目标类上

 

引入（Introduction）:添加方法或字段到被通知的类。Spring允许引入新的接口到任何被通知的对象。例如，你可以使用一个引入使任何对象实现 IsModified接口，来简化缓存。Spring中要使用Introduction,可有通过DelegatingIntroductionInterceptor来实现通知，通过DefaultIntroductionAdvisor来配置Advice和代理类要实现的接口

 

目标对象（TargetObject）:包含连接点的对象。也被称作被通知或被代理对象。POJO

 

AOP代理（AOP Proxy）: AOP框架创建的对象，包含通知。在Spring中，AOP代理可以是JDK动态代理或者CGLIB代理。

 

织入（Weaving）:组装方面来创建一个被通知对象。这可以在编译时完成（例如使用AspectJ编译器），也可以在运行时完成。Spring和其他纯Java AOP框架一样，在运行时完成织入。

 

SpringAOP组件

下面这种类图列出了Spring中主要的AOP组件

 

 

如何使用Spring AOP

 

可以通过配置文件或者编程的方式来使用Spring AOP。

 

配置可以通过xml文件来进行，大概有四种方式：

1.       配置ProxyFactoryBean，显式地设置advisors, advice, target等

2.       配置AutoProxyCreator，这种方式下，还是如以前一样使用定义的bean，但是从容器中获得的其实已经是代理对象

3.       通过<aop:config>来配置

4.       通过<aop: aspectj-autoproxy>来配置，使用AspectJ的注解来标识通知及切入点

 

也可以直接使用ProxyFactory来以编程的方式使用Spring AOP，通过ProxyFactory提供的方法可以设置target对象, advisor等相关配置，最终通过 getProxy()方法来获取代理对象

 

具体使用的示例可以google.这里略去

 

Spring AOP代理对象的生成

 

Spring提供了两种方式来生成代理对象: JDKProxy和Cglib，具体使用哪种方式生成由AopProxyFactory根据AdvisedSupport对象的配置来决定。默认的策略是如果目标类是接口，则使用JDK动态代理技术，否则使用Cglib来生成代理。下面我们来研究一下Spring如何使用JDK来生成代理对象，具体的生成代码放在JdkDynamicAopProxy这个类中，直接上相关代码：

 

[java] view plaincopy

/**

    * <ol>

    * <li>获取代理类要实现的接口,除了Advised对象中配置的,还会加上SpringProxy,Advised(opaque=false)

    * <li>检查上面得到的接口中有没有定义 equals或者hashcode的接口

    * <li>调用Proxy.newProxyInstance创建代理对象

    * </ol>

    */ 

   public Object getProxy(ClassLoaderclassLoader) { 

       if (logger.isDebugEnabled()) { 

           logger.debug("Creating JDKdynamic proxy: target source is " +this.advised.getTargetSource()); 

       } 

       Class[] proxiedInterfaces=AopProxyUtils.completeProxiedInterfaces(this.advised); 

      findDefinedEqualsAndHashCodeMethods(proxiedInterfaces); 

       returnProxy.newProxyInstance(classLoader, proxiedInterfaces, this); 

} 

 

 

 

那这个其实很明了，注释上我也已经写清楚了，不再赘述。

 

下面的问题是，代理对象生成了，那切面是如何织入的？

我们知道InvocationHandler是JDK动态代理的核心，生成的代理对象的方法调用都会委托到InvocationHandler.invoke()方法。而通过JdkDynamicAopProxy的签名我们可以看到这个类其实也实现了InvocationHandler，下面我们就通过分析这个类中实现的invoke()方法来具体看下Spring AOP是如何织入切面的。

 

[java] view plaincopy

publicObjectinvoke(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)){ 

                returnnewInteger(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 invocationsonProxyConfig with the proxy config... 

                returnAopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(this.advised,method, args); 

           } 

  

           Object retVal = null; 

  

           if (this.advised.exposeProxy) { 

                // Make invocation availableifnecessary. 

                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 ifnecessary. 

           if (retVal != null && retVal== target &&method.getReturnType().isInstance(proxy) 

                   &&!RawTargetAccess.class.isAssignableFrom(method.getDeclaringClass())){ 

                // Special case: itreturned"this" and the return type of the method 

                // is type-compatible. Notethatwe can't help if the target sets 

                // a reference to itselfinanother returned object. 

                retVal = proxy; 

           } 

           return retVal; 

       } finally { 

           if (target != null &&!targetSource.isStatic()) { 

                // Must have comefromTargetSource. 

              targetSource.releaseTarget(target); 

           } 

           if (setProxyContext) { 

                // Restore old proxy. 

               AopContext.setCurrentProxy(oldProxy); 

           } 

       } 

    } 

 

 

 

 

主流程可以简述为：获取可以应用到此方法上的通知链（Interceptor Chain）,如果有,则应用通知,并执行joinpoint;如果没有,则直接反射执行joinpoint。而这里的关键是通知链是如何获取的以及它又是如何执行的，下面逐一分析下。

 

首先，从上面的代码可以看到，通知链是通过Advised.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice()这个方法来获取的,我们来看下这个方法的实现:

[java] view plaincopy

publicList<Object>getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(Method method,Class targetClass) { 

                   MethodCacheKeycacheKey = newMethodCacheKey(method); 

                   List<Object>cached =this.methodCache.get(cacheKey); 

                   if(cached == null) { 

                            cached=this.advisorChainFactory.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice( 

                                              this,method, targetClass); 

                           this.methodCache.put(cacheKey,cached); 

                   } 

                   returncached; 

         } 

 

 

 

可以看到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：

 

[java] view plaincopy

/**

    *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.

    */ 

    publicListgetInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(Advised config, Methodmethod, ClasstargetClass) { 

       // This is somewhat tricky... we have toprocess introductions first, 

       // but we need to preserve order in theultimate list. 

       List interceptorList = newArrayList(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 instanceofPointcutAdvisor) { 

                // Add it conditionally. 

                PointcutAdvisorpointcutAdvisor= (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 anewobject instance in the getInterceptors() method 

                            // isn't aproblemas we normally cache created chains. 

                            for (intj = 0; j< interceptors.length; j++) { 

                              interceptorList.add(newInterceptorAndDynamicMethodMatcher(interceptors[j],mm)); 

                            } 

                        } else { 

                           interceptorList.addAll(Arrays.asList(interceptors)); 

                        } 

                    } 

                } 

           } else if (advisor instanceofIntroductionAdvisor){ 

                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; 

} 

 

 

 

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.

 

接下来我们再看下得到的拦截器链是怎么起作用的。

 

[java] view plaincopy

if(chain.isEmpty()) { 

                retVal =AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(target,method, args); 

            } else { 

                //创建MethodInvocation 

                invocation =newReflectiveMethodInvocation(proxy, target, method, args, targetClass,chain); 

                retVal =invocation.proceed(); 

            } 

 

 

       

        从这段代码可以看出，如果得到的拦截器链为空，则直接反射调用目标方法，否则创建MethodInvocation，调用其proceed方法，触发拦截器链的执行，来看下具体代码

[java] view plaincopy

public Objectproceed() 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 (interceptorOrInterceptionAdviceinstanceof InterceptorAndDynamicMethodMatcher){ 

           // Evaluate dynamic method matcherhere: static part will already have 

           // been evaluated and found tomatch. 

           InterceptorAndDynamicMethodMatcherdm = 

               (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 justinvoke it: The pointcutwill have 

           // been evaluated statically beforethis object was constructed. 

           //执行当前Intercetpor 

           return ((MethodInterceptor)interceptorOrInterceptionAdvice).invoke(this); 

       } 

}