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Spring AOP介绍及源码分析

时间:2017-05-21 20:40:23      阅读:314      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:pattern   日志管理   soc   throw   定义   工作   for   字节   3.1   

一、AOP介绍

举个例子来说明一下吧!现在系统中有很多的业务方法,如上传产品信息、修改产品信息、发布公司库等;现在需要对这些方法的执行做性能监控,看每个业务方法的执行时间;在不改变原业务代码的基础上,也许我们会这么做:

Offer接口:

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Offer实现:

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Offer代理:

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我们要通过下面的方式来使用:

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上面的例子的输出为:

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上面的例子中,OfferProxy实现了IOffer,而所有的业务实现均委托给其成员offer;可以想像,这应该就是最简单的AOP的实现了;但这种方式会存在一个问题:如果有非常多的这种业务对象需要性能监控,我们就需要写同样多的XyzProxy来满足需求,这也是非常巨大的工作量。

上面说到了代理,我们先看看代理模式吧!

二、代理模式及实现

下面是代理模式的类图:

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代理模式类图

代理模式中,存在一个称为ProxyObject的代理对象和RealObject的真实对象,它们都实现了相同的接口;在调用的地方持有ProxyObject的实例,当调用request()方法时,ProxyObject可以在执行RealObject.request()前后做一些特定的业务,甚至不调用RealObject.request()方法。

目前实现代理模式的方式有两种:基于JDK的动态代理和基于CGLIB字节码的代理。

2.1 JDK动态代理

JDK动态代理,顾名思义,是基于JDK的反射(reflect)机制;在JDK中,提供了InvocationHandler这个接口,下面是JDK里面的注释:

InvocationHandler is the interface implemented by the invocation handler of a proxy instance.

Each proxy instance has an associated invocation handler. When a method is invoked on a proxy instance, the method invocation is encoded and dispatched to the invoke method of its invocation handler.

简单翻译,意思是说:该接口由被代理对象的handler所实现;当调用代理对象的方法时,该方法调用将被编码,然后交给代理对象的invoke方法去执行;

是不是有一种豁然开朗的感觉呢?没错,答案就在你心中。

这样,上面的代码就可以改成下面的实现方式:

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调用端:

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通过这种方式,你不需要为针对每一个业务写一个代理对象,就可以很轻松地完成你的需求;但也许你已经注意到了,JDK的动态代理,在创建代理对象(上面红色代码部分)时,被代理的对象需要实现接口(即面向接口编程);

这就是JDK的动态代理,简单吧!下面看看CGLIB代理方式。

2.2 CGLIB代理

如果目标对象没有实现任何接口,那怎么办呢?不用担心,你可以用CGLIB来实现代理:

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调用端:

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使用CGLIB创建的代理对象,其实就是继承了要代理的目标类,然后对目标类中所有非final方法进行覆盖,但在覆盖方法时会添加一些拦截代码(上面CglibProxyFactory类中的intercept方法)。

下面看看Spring中是如何实现AOP的。

三、Spring AOP的实现

3.1 Spring AOP的几个概念

Spring AOP中的几个基本概念,每次学习AOP都被这几个概念折腾的很不爽,我们在这里再把这几个概念描述一遍,力争把这几个概念搞清,在每次review这块内容的时候可以很快上手。

1.切面(Aspect):切面是切点和通知的结合,是一个关注点的模块化,如事务管理、日志管理、权限管理等;

2.连接点(Joinpoint):程序执行时的某个特定的点,在Spring中就是一个方法的执行;

比如:方法调用、方法执行、字段设置/获取、异常处理执行、类初始化、甚至是 for 循环中的某个点

理论上, 程序执行过程中的任何时点都可以作为作为织入点, 而所有这些执行时点都是 Joint point

但 Spring AOP 目前仅支持方法执行 (method execution)

3.通知(Advice):通知就是在切面的某个连接点上执行的操作,也就是事务管理、日志管理等;

通知分为五中类型:

  1. Before
    在方法被调用之前调用
  2. After
    在方法完成后调用通知,无论方法是否执行成功
  3. After-returning
    在方法成功执行之后调用通知
  4. After-throwing
    在方法抛出异常后调用通知
  5. Around
    通知了好、包含了被通知的方法,在被通知的方法调用之前后调用之后执行自定义的行为

4.切入点(Pointcut):切入点就是描述某一类选定的连接点,也就是指定某一类要织入通知的方法;

5.目标对象(Target):就是被AOP动态代理的目标对象;

用一张图来形象地表达AOP的概念及其关系如下:

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3.2 Spring AOP中切入点、通知、切面的实现

理解了上面的几个概念后,我们分别来看看Spring AOP是如何实现这些概念的;

1.切入点(Pointcut):它定义了哪些连接点需要被织入横切逻辑;在Java中,连接点对应哪些类(接口)的方法。因此,我们都能猜到,所谓的切入点,就是定义了匹配哪些娄的哪些方法的一些规则,可以是静态的基于类(方法)名的值匹配,也可以是基于正则表达式的模式匹配。来看看Spring AOP Pointcut相关的类图:

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在Pointcut接口的定义中,也许你已经想到了,ClassFilter是类过滤器,它定义了哪些类名需要拦截;典型的两个实现类为TypePatternClassFilter和TrueClassFilter(所有类均匹配);而MethodMatcher为方法匹配器,定义哪些方法需要拦截。

在上面的类图中:

  • StaticMethodMatch与DynamicMethodMatch的区别是后者在运行时会依据方法的参数值进行匹配。
  • NameMatchMethodPointCut根据指定的mappedNames来匹配方法。
  • AbstractRegexpMethodPointCut根据正则表达式来匹配方法。

1.通知(Advice):通知定义了具体的横切逻辑。在Spring中,存在两种类型的Advice,即per-class和per-instance的Advice。

所谓per-class,即该类型的Advice只提供方法拦截,不会为目标对象保存任何状态或者添加新的特性,它也是我们最常见的Advice。下面是per-class的类图:

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  • BeforeAdvice:在连接点前执行的横切逻辑。
  • AfterReturningAdvice:在连接点执行后,再执行横切逻辑。
  • AfterAdvice:一般由程序自己实现,当抛出异常后,执行横切逻辑。
  • AroundAdvice:Spring AOP中并没有提供这个接口,而是采用了AOP Alliance的MethodInteceptor接口;通过看AfterReturningAdvice的源码我们知道,它是不能更改连接点所在方法的返回值的(更改引用);但使用的MethodInteceptor,所有的事情,都不在话下。

在上面的类图中,还有两种类没有介绍,那就是***AdviceAdapter和***AdviceInteceptor,我们以AfterReturningAdviceInterceptor为例来说明:

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该类实现了MethodInterceptor和AfterAdvice接口,同时构造函数中还有一个AfterReturningAdvice实例的参数;这个类存在的作用是为了什么呢?对,没错,Spring AOP把所有的Advice都适配成了MethodInterceptor,统一的好处是方便后面横切逻辑的执行(参看下一节),适配的工作即由***AdviceAdapter完成;

哈哈,Spring AOP的代码也不过如此嘛:所谓的AfterReturningAdvice,通过适配成MethodInterceptor后,其实就是在invoke方法中,先执行目标对象的方法,再执行的AfterReturningAdvice所定义的横切逻辑。你现在明白它为什么不能修改返回值的引用了吧?

对于per-instance的Advice,目前只有一种实现,就是Introduction,使用的场景比较少,有兴趣的同学可以自己研究一下,呵呵!

1.切面(Aspect):在Spring中,Advisor就是切面;但与通常的Aspect不同的是,Advisor通常只有一个Pointcut和一个Advice,而Aspect则可以包含多个Pointcut和多个Advice,因此Advisor是一种特殊的Aspect。但,这已经够用了!

接下来看下per-class Advisor的类图:

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其实没有什么好看的,前面已经说过,Advisor包含一个Pointcut和一个Advisor;在AbstractGenericPointcutAdvisor中,持有一个Advice的引用;下面的几个实现,均是针对前面提到的几种不同的Pointcut的实现。

3.3 Spring AOP实现的基本线索

我们选择ProxyFactoryBean作为入口点和分析的开始。ProxyFactoryBean是在Spring IoC环境中,创建AOP应用的最底层方法,从中,可以看到一条实现AOP的基本线索。

所有的逻辑从以下的方法开始,我们主要针对单例的代理对象的生成:

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下面我们深入到SpringAOP核心代码的内部,看看代理对象的生成机制,拦截器横切逻辑以及织入的实现。

3.4 代理对象的生成

对于getSingletonInstance()方法返回了什么,这就是代理对象如何产生的逻辑了,然我们须根溯源,看看传说中的proxy到底是如何一步一步的产生的。

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ProxyFactoryBean是AdvisedSupport的子类,Spring使用AopProxy接口把AOP代理的实现与框架的其他部分分离开来。在AdvisedSupport中通过这样的方式来得到AopProxy,当然这里需要得到AopProxyFactory的帮助 ,从JDK或者cglib中得到想要的代理对象:

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这个DefaultAopProxyFactory是Spring用来生成AopProxy的地方,它包含JDK和Cglib两种实现方式。让我接着往里面看:

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可以看到其中的代理对象可以由JDK或者Cglib来生成,JdkDynamicAopProxy类和Cglib2AopProxy都实现的是AopProxy的接口,我们进入JdkDynamicAopProxy实现中看看Proxy是怎样生成的:

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用Proxy包装target之后,通过ProxyFactoryBean得到对其方法的调用就被Proxy拦截了, ProxyFactoryBean的getObject()方法得到的实际上是一个Proxy了,target对象已经被封装了。对 ProxyFactoryBean这个工厂bean而言,其生产出来的对象是封装了目标对象的代理对象。

3.5 拦截器的作用

前面分析了SpringAOP实现中得到Proxy对象的过程,接下来我们去探寻Spring AOP中拦截器链是怎样被调用的,也就是Proxy模式是怎样起作用的。

还记得在JdkDynamicAopProxy中生成Proxy对象的时候,有一句这样的代码吗?

return Proxy.newProxyInstance(classLoader, proxiedInterfaces, this);

这里我们的JdkDynamicAopProxy实现了InvocationHandler这个接口,this参数对应的是InvocationHandler对象,也就是说当 Proxy对象的函数被调用的时候,InvocationHandler的invoke方法会被作为回调函数调用:

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上面所说的目标对象方法的调用,是通过AopUtils的方法调用,使用反射机制来对目标对象的方法进行的:

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接下来,我们来看具体的ReflectiveMethodInvocation中proceed()方法的实现,也就是拦截器链的实现机制:

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从上面的分析我们看到了Spring AOP拦截机制的基本实现,比如Spring怎样得到Proxy,怎样利用JAVA Proxy以及反射机制对用户定义的拦截器链进行处理。

3.6 织入的实现

在上面调用拦截器的时候,经过一系列的注册,适配的过程以后,拦截器在拦截的时候,会调用到预置好的一个通知适配器,设置通知拦截器,这是一系列Spring设计好为通知服务的类的一个,是最终完成通知拦截和实现的地方,例如对 MethodBeforeAdviceInterceptor的实现是这样的:

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可以看到通知适配器将advice适配成Interceptor以后,会调用advice的before方法去执行横切逻辑。这样就成功的完成了before通知的织入。

 

参考:

http://www.uml.org.cn/j2ee/201301102.asp

http://www.iteye.com/topic/88187

Spring AOP介绍及源码分析

标签:pattern   日志管理   soc   throw   定义   工作   for   字节   3.1   

原文地址:http://www.cnblogs.com/nsxqf/p/6885696.html

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