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什么是AOP
AOP(Aspect Oriented Programming),即面向切面编程,是Spring框架中的一个核心内容,主要目的是对业务逻辑进行隔离,让业务代码更加关注于实现功能,降低耦合度
举个例子,AOP的典型使用场景就是日志和安全,比如我们要记录一段代码的执行时间,很容易想到的方法就是在执行的开始处打印一个时间,在执行的结尾处再打印一个时间,两个时间相减就是代码真正的执行时间。
但这样会有一个问题,就是假如我有很多这样的方法需要统计执行时间,难道我每一个方法都要去加这个时间打印吗?
AOP可以解决这样的问题,它通过配置的方式可以实现对类的增强,在不改动原有方法的基础上进行功能的增强
这样的话,不管有多少个地方需要统计执行时间,我们都可以轻松的实现,下面来看一下AOP的原理
Spring AOP的原理
Spring AOP的实现原理是Java的动态代理
动态代理,说的是在程序运行期间动态的为目标类创建一个代理类,从而实现为目标类额外添加一些功能的目的
下面用一张图来说明一下
请原谅我的画图技术 ^ _ ^
- 从IOC容器中获取普通对象时,容器会创建一个对象的实例并返回
- 从IOC容器中获取一个需要被增强的对象时,会创建两个对象:代理对象、目标对象,我们实际调用的是代理对象,由代理对象再调用目标对象
想想为啥会多出一个代理对象?
上面提到AOP的指职是要实现在类上增加一些额外的功能,那么在不修改目标类的情况下,就会生成一个代理类,这个代理类相当于对目标类进行了一层包装,它包含目标类的所有功能并且还额外的新增了一些功能点
反正原理就是这么个原理~~~
AOP中几个重要的概念
在介绍这些概念之前,我们先想一个问题,假如让你来设计AOP,你应该怎么实现?
首先,我们知道AOP的主要用途是在不改变目标类的情况下,对目标类添加一些额外的功能进行增强,主要原理是使用动态代理来动态的生成代理对象,在代理对象中添加额外的功能
那么,我们要生成代理对象,肯定需要搞清楚几个问题
- 我需要对谁生成代理对象(目标对象)
- 哪些地方可以让我来添加额外的功能(连接点)
- 实际我需要添加额外功能的点(切点)
- 我需要在目标对象执行之前或之后来添加额外的功能(增强)
以上问题可以表述为AOP里面几个重要的概念
- Joint point(连接点),表示程序中明确定义的点,比如方法调用、成员访问、异常处理这些点都是AOP可以织入的点
- Pointcut(切点),表示AOP具体需要织入的点,也就是从Joint point(连接点)中过滤出来的一些点
- Advice(增强),表示我要对需要强入的点做什么操作,它通过 before、after 和 around 来区别是在每个 joint point 之前、之后还是代替执行的代码
- Target(目标对象),需要增强的具体对象
- Weaving(织入),将额外的功能添加到目标对象的过程
- Aspect(切面),PointCut和Advice的组合
Advice类型:
- before advice 在 join point 前被执行的 advice
- after return advice 在join point 正常返回后执行的 advice
- after throwing advice 当一个 join point 抛出异常后执行的 advice
- after(final) advice 无论一个 join point 是正常退出还是发生了异常, 都会被执行的 advice.
- around advice 在 join point 前和 joint point 退出后都执行的 advice. 这个是最常用的 advice
- introduction 可以为原有的对象增加新的属性和方法
理解了这些概念,才能对AOP有全面的认识
看个例子吧
1、定义两个接口
public interface UserService {
public void login();
}
public interface OrderService {
public void commitOrder();
}
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2、实现
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public class AppUserService implements UserService {
@Override
public void login() {
System.out.println("APP用户登录");
}
}
@Component
public class AppOrderService implements OrderService {
@Override
public void commitOrder() {
System.out.println("App提交订单");
}
}
@Component
public class WechatUserService {
public void login() {
System.out.println("微信用户登录");
}
}
3、定义切面
@Aspect
@Component
public class UserAspectJ {
@Before("execution(* org.kxg.springDemo.aop.UserService.login(..)) || execution(* org.kxg.springDemo.aop.WechatUserService.login(..))")
public void mark(){
System.out.println("登录之前记录一下时间");
}
}
从这里可以看出来,我们对接口和普通类都做了增强处理
4、使用自动配置的加载类
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@ComponentScan(basePackages = "org.kxg.springDemo.aop")
@EnableAspectJAutoProxy
public class AppConfig {
}
5、测试一下
public class AopMain {
public static void main(String[] args){
AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
UserService appUserService = context.getBean("appUserService",UserService.class);
WechatUserService wechatUserService = context.getBean("wechatUserService",WechatUserService.class);
OrderService orderService = context.getBean("appOrderService",OrderService.class);
appUserService.login();
wechatUserService.login();
orderService.commitOrder();
}
}
运行结果:
登录之前记录一下时间
APP用户登录
登录之前记录一下时间
微信用户登录
App提交订单
可以看出来,在执行APP用户登录和微信用户登录之前,执行了我们切面中的mark方法,因为我们定义的是前置通知(@Before),会在目标方法之前执行
下面我们通过源码的角度来看一下Spirng AOP是如何实现的
Spring AOP是如何实现的
我们都知道AOP的实现方法是动态代理,就是在程序运行期间动态的为目标类创建代理,从而实现目标类的增强
Java的动态代理有两种实现方式:
- JDK的动态代理
- CGlib动态代理
这两种动态代理的主要区别:
- JDK是通过代理类跟目标类实现同一个接口来实现代理的
- CGlib是通过继承目标类来实现代理的
一个是实现接口,一个是类继承
从上面的例子可以看出来,Spring对于接口和普通类都可以实现AOP增强,那Spring在实现AOP的时候到底是用的JDK动态代理,还是CGlib动态代理呢?
官方给出的解释是,对实现了接口的类进行增强时使用JDK的动态代理,普通类的增强使用CGlib
下面我们来看一下是不是如官方所说
AppUserService是实现了接口的类,使用的是JDK动态代理
WechatUserService是个普通类,使用的是CBLIB动态代理
既然CGLIB可以实现普通类的增强,那它必然也是支持实现了接口的类的增强,因为实现了接口的类也是普通类
我们只要修改一个参数,就可以实现全部使用CGLIB动态代理
@Configuration
@ComponentScan(basePackages = "org.kxg.springDemo.aop")
@EnableAspectJAutoProxy(proxyTargetClass = true)
public class AppConfig {
}
proxyTargetClass = true 表示所有类都使用CGLIB动态代理,我们修改参数后,运行结果如下图所示
可以看出来,AppUserService是实现了接口的类,默认情况下是使用JDK动态代理,当把@EnableAspectJAutoProxy注解的proxyTargetClass属性改为true时,所有类都使用CBLIB动态代理
下面我们来具体跟一下代码,看看Spring是如何实现AOP的
首先我们还是从入口处开始
public class AopMain {
public static void main(String[] args){
AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
UserService appUserService = context.getBean("appUserService",UserService.class);
WechatUserService wechatUserService = context.getBean("wechatUserService",WechatUserService.class);
OrderService orderService = context.getBean("appOrderService",OrderService.class);
appUserService.login();
wechatUserService.login();
orderService.commitOrder();
}
}
当从Spring IOC容器中获取对象时,假如对象需要进行AOP增强,就会生成代理对象,所以我们从getBean方法入手,getBean就是从容器中获取对象
从Spring容器中获取对象的过程,这里就不再详细展开了,我们只看主要的方法
//AbstractAutowireCapableBeanFactory(类名)
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()) {
wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);
}
return wrappedBean;
}
从方法名就可以看出来,initializeBean方法主要是用来做Bean初始化的,在初始化之后有一个后处理的方法applyBeanPostProcessorsAfterInitialization
这个方法就是用来处理动态代理的
//AbstractAutowireCapableBeanFactory(类名)
public Object applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(Object existingBean, String beanName)
throws BeansException {
Object result = existingBean;
for (BeanPostProcessor processor : getBeanPostProcessors()) {
Object current = processor.postProcessAfterInitialization(result, beanName);
if (current == null) {
return result;
}
result = current;
}
return result;
}
//AbstractAutoProxyCreator(类名)
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;
}
//AbstractAutoProxyCreator(类名)
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;
}
//注意看这里的注释:这里就是创建代理对象的地方,如果有AOP的advice就创建代理对象
// Create proxy if we have advice.
Object[] specificInterceptors = getAdvicesAndAdvisorsForBean(bean.getClass(), beanName, null);
if (specificInterceptors != DO_NOT_PROXY) {
this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.TRUE);
//这里进行代理对象的创建
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;
}
//AbstractAutoProxyCreator(类名)
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);
}
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);
}
return proxyFactory.getProxy(getProxyClassLoader());
}
public Object getProxy(@Nullable ClassLoader classLoader) {
return createAopProxy().getProxy(classLoader);
}
这里可以看到,获取代理对象的具体实现有两种,分别对应的是JDK的动态代理和CGLIB的动态代理
//JdkDynamicAopProxy(类名)
public Object getProxy(@Nullable ClassLoader classLoader) {
if (logger.isTraceEnabled()) {
logger.trace("Creating JDK dynamic proxy: " + this.advised.getTargetSource());
}
Class<?>[] proxiedInterfaces = AopProxyUtils.completeProxiedInterfaces(this.advised, true);
findDefinedEqualsAndHashCodeMethods(proxiedInterfaces);
//JDK动态代理创建代理对象
return Proxy.newProxyInstance(classLoader, proxiedInterfaces, this);
}
//CglibAopProxy(类名)
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);
}
}
protected Object createProxyClassAndInstance(Enhancer enhancer, Callback[] callbacks) {
enhancer.setInterceptDuringConstruction(false);
enhancer.setCallbacks(callbacks);
//CGLIB创建代理对象实例
return (this.constructorArgs != null && this.constructorArgTypes != null ?
enhancer.create(this.constructorArgTypes, this.constructorArgs) :
enhancer.create());
}
至此两种类型的动态代理对象都创建好了,从Spring容器中获取对象时,返回的就是代理的对象,我们在代理对象中额外添加的功能也就可以生效了
现在来整体梳理一下整个SpringAop的具体流程
- Spirng会把类装载到IOC容器中
- 当需要创建对象时,会直接从IOC容器中获取
- 从IOC容器中获取对象时,发现对象需要进行增强时就会生成代理对象,将增强部分生成到代理类中
- 实际业务中调用的是增强后的代理对象,由代理对象再去调用目标对象,代理对象相当于做了一层包装
总结一下
- AOP是Spring框架中的一个核心内容,主要目的是对业务逻辑进行隔离,让业务代码更加关注于实现功能,降低耦合度
- Spring AOP的实现原理是Java的动态代理
- Java的动态代理有两种实现方式
- JDK动态代理
- CGLIB动态代理
- AOP中几个重要的概念
- Joint point(连接点),表示程序中明确定义的点,比如方法调用、成员访问、异常处理这些点都是AOP可以织入的点
- Pointcut(切点),表示AOP具体需要织入的点,也就是从Joint point(连接点)中过滤出来的一些点
- Advice(增强),表示我要对需要强入的点做什么操作,它通过 before、after 和 around 来区别是在每个 joint point 之前、之后还是代替执行的代码
- Target(目标对象),需要增强的具体对象
- Weaving(织入),将额外的功能添加到目标对象的过程
- Aspect(切面),PointCut和Advice的组合
- Spring对于实现了接口的类默认情况下是使用JDK动态代理生成代理对象,对没有实现接口的类使用CGLIB动态代理生成代理对象,当然你也可以修改配置来让所有的情况都通过CGLIB动态代理来生成代理对象
- SpringAOP的具体实现流程
- Spirng会把类装载到IOC容器中
- 当需要创建对象时,会直接从IOC容器中获取
- 从IOC容器中获取对象时,发现对象需要进行增强时就会生成代理对象,将增强部分生成到代理类中
- 实际业务中调用的是增强后的代理对象,由代理对象再去调用目标对象,代理对象相当于做了一层包装
作者:果子爸聊技术
原文链接:https://blog.csdn.net/pzjtian/article/details/110354827
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