Spring AOP的實現原理

餓了麼物流技術團隊發表於2018-08-06
Spring

作者簡介

彬哥，目前任職於餓了麼，從事餓了麼物流側核心系統的開發工作，喜愛鑽研各種技術，用技術解決實際問題。

AOP（Aspect Orient Programming），我們一般稱為面向方面（切面）程式設計，作為物件導向的一種補充，用於處理系統中分佈於各個模組的橫切關注點，比如事務管理、日誌、快取等等。AOP實現的關鍵在於AOP框架自動建立的AOP代理，AOP代理主要分為靜態代理和動態代理，靜態代理的代表為AspectJ；而動態代理則以Spring AOP為代表。本文會分別對AspectJ和Spring AOP的實現進行分析和介紹。

使用AspectJ的編譯時增強實現AOP

之前提到，AspectJ是靜態代理的增強，所謂的靜態代理就是AOP框架會在編譯階段生成AOP代理類，因此也稱為編譯時增強。

舉個例項的例子來說。首先我們有一個普通的Hello類

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

    public static void main(String[] args) {
        Hello h = new Hello();
        h.sayHello();
    }
}
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使用AspectJ編寫一個Aspect

public aspect TxAspect {
    void around():call(void Hello.sayHello()){
        System.out.println("開始事務 ...");
        proceed();
        System.out.println("事務結束 ...");
    }
}
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這裡模擬了一個事務的場景，類似於Spring的宣告式事務。使用AspectJ的編譯器編譯

ajc -d . Hello.java TxAspect.aj
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編譯完成之後再執行這個Hello類，可以看到以下輸出

開始事務 ...
hello
事務結束 ...
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顯然，AOP已經生效了，那麼究竟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？

檢視一下編譯後的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);
    }
}
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可以看到，這個類比原來的Hello.java多了一些程式碼，這就是AspectJ的靜態代理，它會在編譯階段將Aspect織入Java位元組碼中， 執行的時候就是經過增強之後的AOP物件。

public void ajc$around$com_listenzhangbin_aop_TxAspect$1$f54fe983(AroundClosure ajc$aroundClosure) {
        System.out.println("開始事務 ...");
        ajc$around$com_listenzhangbin_aop_TxAspect$1$f54fe983proceed(ajc$aroundClosure);
        System.out.println("事務結束 ...");
    }
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從Aspect編譯後的class檔案可以更明顯的看出執行的邏輯。proceed方法就是回撥執行被代理類中的方法。

使用Spring AOP

與AspectJ的靜態代理不同，Spring AOP使用的動態代理，所謂的動態代理就是說AOP框架不會去修改位元組碼，而是在記憶體中臨時為方法生成一個AOP物件，這個AOP物件包含了目標物件的全部方法，並且在特定的切點做了增強處理，並回撥原物件的方法。

Spring AOP中的動態代理主要有兩種方式，JDK動態代理和CGLIB動態代理。JDK動態代理通過反射來接收被代理的類，並且要求被代理的類必須實現一個介面。JDK動態代理的核心是InvocationHandler介面和Proxy類。

如果目標類沒有實現介面，那麼Spring AOP會選擇使用CGLIB來動態代理目標類。CGLIB（Code Generation Library），是一個程式碼生成的類庫，可以在執行時動態的生成某個類的子類，注意，CGLIB是通過繼承的方式做的動態代理，因此如果某個類被標記為final，那麼它是無法使用CGLIB做動態代理的。

為了驗證以上的說法，可以做一個簡單的測試。首先測試實現介面的情況。

定義一個介面

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

@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);
    }

}
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這裡的@Timer註解是我自己定義的一個普通註解，用來標記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");
    }
}
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執行

@SpringBootApplication
@RestController
public class SpringBootDemoApplication {

    //這裡必須使用Person介面做注入
    @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);
    }
}
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輸出

before
-- sayHello() --
class com.sun.proxy.$Proxy53
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可以看到型別是com.sun.proxy.$Proxy53，也就是前面提到的Proxy類，因此這裡Spring AOP使用了JDK的動態代理。

再來看看不實現介面的情況，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);
    }

}
複製程式碼

執行

@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);
    }
}
複製程式碼

輸出

before
-- sayHello() --
class com.listenzhangbin.aop.Chinese$$EnhancerBySpringCGLIB$$56b89168
複製程式碼

可以看到類被CGLIB增強了，也就是動態代理。這裡的CGLIB代理就是Spring AOP的代理，這個類也就是所謂的AOP代理，AOP代理類在切點動態地織入了增強處理。

小結

AspectJ在編譯時就增強了目標物件，Spring AOP的動態代理則是在每次執行時動態的增強，生成AOP代理物件，區別在於生成AOP代理物件的時機不同，相對來說AspectJ的靜態代理方式具有更好的效能，但是AspectJ需要特定的編譯器進行處理，而Spring AOP則無需特定的編譯器處理。

參考：




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