Spring源码系列(四)--spring-aop是如何设计的

简介

spring-aop 用于生成动态代理类（底层是使用 JDK 动态代理或 cglib 来生成代理类），搭配 spring-bean 一起使用，可以使 AOP 更加解耦、方便。在实际项目中，spring-aop 被广泛用来实现日志、权限、事务、异常等的统一管理。

上一篇博客（Spring源码系列(三)--spring-aop的基础组件、架构和使用）简单讲了 spring-aop 的基础组件、架构和使用方法，本文将开始研究 spring-aop 的源码，主要分成以下部分：

1. spring-aop 的几个重要的组件，如 Joinpoint、Advice、Pointcut、Advisor 等；
2. spring-aop 是如何设计的

项目环境

maven：3.6.3

操作系统：win10

JDK：8u231

Spring：5.2.6.RELEASE

一点补充

在第一篇博客中，我们使用 spring-aop 提供的代理工厂来生成动态代理类，被代理的对象可以是我们自己 new 的一个对象，也可以是 bean。因为 spring-aop 最主要的功能就是生成动态代理类，所以，本文的源码分析都只围绕这个功能展开，并不会掺杂 spring-bean 的内容。

实际项目中，Spring 可以“悄无声息”地完成对 bean 的代理，本质是通过注册BeanPostProcessor来实现，原理并不复杂。如果你对 spring-bean 感兴趣的话，可以参考博客Spring源码系列(二)--bean组件的源码分析。

最后，和以往不同，

几个重要的组件

说到 spring-aop，我们经常会提到Pointcut、Joinpoint、Advice、Aspect等等概念，它们都是抽象出来的“标准”，有的来自 aopalliance，有的来自 AspectJ，也有的是 spring-aop 原创。

它们是构成 spring-aop “设计图”的基础，理解它们非常难，一个原因是网上能讲清楚的不多，第二个原因是这些组件本身抽象得不够直观（spring 官网承认了这一点）。

对Joinpoint做Advice

在 spring-aop 的包中内嵌了 aopalliance 的包（aopalliance 就是一个制定 AOP 标准的联盟、组织），这个包是 AOP 联盟提供的一套“标准”，提供了 AOP 一些通用的组件，包的结构大致如下。

└─org
    └─aopalliance
        ├─aop
        │      Advice.class
        │      AspectException.class
        │
        └─intercept
                ConstructorInterceptor.class
                ConstructorInvocation.class
                Interceptor.class
                Invocation.class
                Joinpoint.class
                MethodInterceptor.class
                MethodInvocation.class

使用 UML 表示以上类的关系，如下。可以看到，这主要包含两个部分：Joinpoint和Advice（这是 AOP 最核心的两个概念）。完整的 aopalliance 包，除了 aop 和 intercept，还包括了 instrument 和 reflect，后面这两个部分 spring-aop 没有引入，这里就不说了。

1. Joinpoint

Joinpoint表示调用某个方法（构造方法或成员方法），或者操作某个成员属性的事件。

例如，我调用了user.save() 方法，这个事件就属于一个Joinpoint。Joinpoint是一个“动态”的概念，Field、Method、或Constructor等对象是它的静态部分。

如上图所示，Joinpoint是Advice操作的对象。

在 spring-aop 中，主要使用Joinpoint的子接口--MethodInvocation，JDK 动态代理使用的MethodInvocation实现类为ReflectiveMethodInvocation，cglib 使用的是MethodInvocation实现类为CglibMethodInvocation。

2. Advice

对Joinpoint执行的某些操作。

例如，JDK 动态代理使用的InvocationHandler、cglib 使用的MethodInterceptor，在抽象概念上可以算是Advice（即使它们没有继承Advice）。

在 spring-aop 中，主要使用Advice的子接口--MethodInterceptor。

为了更好地理解这两个概念，我再举一个例子：当我们对用户进行增删改查前，进行权限校验。其中，调用用户的新增方法的事件就是一个的Joinpoint，权限校验就是一个Advice，即对Joinpoint做Advice。

在 spring-aop 中，Joinpoint对象持有了一条Advice chain，调用Joinpoint的proceed()方法将采用责任链的形式依次执行（注意，Advice的执行可以互相嵌套，不是单纯的先后顺序）。

其他的几个概念

在 spring-aop 中，还会使用到其他的概念，例如Advice Filter、Advisor、Pointcut、Aspect等。

1. Advice Filter

Advice Filter一般和Advice绑定，它用来告诉我们，Advice是否作用于指定的Joinpoint，如果 true，则将Advice加入到当前Joinpoint的Advice chain，如果为 false，则不加入。

在 spring-aop 中，常用的Advice Filter包括ClassFilter和MethodMatcher，前者过滤的是类，后者过滤的是方法。

2. Pointcut

Pointcut是 AspectJ 的组件，它一种 Advice Filter。

在 spring-aop 中，Pointcut=ClassFilter+MethodMatcher。

3. Advisor

Advisor是 spring-aop 原创的组件，一个 Advisor = 一个 Advice Filter + 一个 Advice。

在 spring-aop 中，主要有两种Advisor：IntroductionAdvisor和PointcutAdvisor。前者为ClassFilter+Advice，后者为Pointcut+Advice。

4. Aspect

Aspect也是 AspectJ 的组件，一组同类的PointcutAdvisor的集合就是一个Aspect。

在下面代码中，printRequest 和 printResponse 都是Advice，genericPointCut 是Pointcut，printRequest + genericPointCut 是PointcutAdvisor，UserServiceAspect 是Aspect。

@Aspect
public class UserServiceAspect {
    
    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(UserServiceAspect.class);
    
    @Pointcut("execution(* cn.zzs.spring.UserService+.*(..)))")
    public void genericPointCut() {

    }
    
    @Before(value = "genericPointCut()")
    public void printRequest(JoinPoint joinPoint) throws InterruptedException {
        //······
    }  
    
    @After(value = "genericPointCut()")
    public void printResponse(JoinPoint joinPoint) throws InterruptedException {
      //······;
    }  
}

spring-aop是如何设计的

了解了 spring-aop 的重要组件，接下来就可以构建它的设计视图。spring-aop 的设计视图主要包括两个部分：生成代理类和代理方法的执行。

生成代理类

这里我画了一张 UML 图来简单说明。

AdvisedSupport用来告诉AopProxy如何生成代理对象，它描述了两部分信息：

1. 对谁生成代理对象？--TargetSource。TargetSource既可以返回单例对象，也可以返回多例对象，有点类似于我们常用的DataSource。
2. 生成的代理对象持有的 Advisor List。前面提到过，当我们执行代理方法时，将会采用责任链的方式执行Advice chain，而Advice chain就是通过 Advisor List 过滤得到；

AopProxy用来生成代理对象，spring-aop 提供了 JDK 动态代理和 cglib 动态代理两种AopProxy实现。

除此之外，spring-aop 提供了三种代理工厂供调用者使用，其中ProxyFactory比较普通，AspectJProxyFactory支持 AspectJ 语法的代理工厂，ProxyFactoryBean可以给 Spring IoC 管理的 bean 进行代理。上一篇博客已介绍过如何使用这三个代理工厂。

代理方法的执行

这里使用 cglib 的代理类来简单说明代理方法的执行过程。关于 cglib 的内容可以参考： 源码详解系列(一)------cglib动态代理的使用和分析

当我们调用代理的方法时，代理方法中将生成一个Joinpoint对象--即图中的CglibMethodInvocation，它持有了一条Advice chain，而Advice chain通过 Advisor List 过滤得到，调用Joinpoint的proceed()方法就可以执行Advice chain。

以上简单介绍了 spring-aop 的设计视图，有了这些，相信读者会更容易读懂具体的源码。

感谢阅读。以上内容如有错误，欢迎指正。

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