Spring技术内幕：Spring AOP的实现原理（二）

**二、AOP的设计与实现
1、JVM的动态代理特性**
在Spring AOP实现中， 使用的核心技术时动态代理，而这种动态代理实际上是JDK的一个特性。通过JDK的动态代理特性，可以为任意Java对象创建代理对象，对于具体使用来说，这个特性使通过Java Reflection API来完成的。在此之前先简要复习一下Proxy模式，其静态类图如下：

我们可以看到有一个RealSubject，这个对象是目标对象，而在代理模式的设计中，会设计一个接口和目标对象一致的代理对象Proxy，它们都实现了接口Subject的request方法。在这种情况下，对目标对象的request调用，往往就被代理对象“浑水摸鱼”给拦截了。通过这种拦截，为目标对象的方法操作做了铺垫。
在Proxy的调用过程中，如果客户调用Proxy的request方法，会在调用目标对象的request方法，会在调用目标对象的request方法的前后调用一系列的处理，而这一系列的处理相当于对目标对象来说是透明的，目标对象对这些处理可以毫不知情，这就是proxy模式。
我们知道JDK中已经实现了这个Proxy模式，在基于Java虚拟机设计应用程序时，只需要直接使用这个特性就可以了。具体来说，可以再Java的Reflection包中看到proxy对象，这个对象生成后，所起的作用就类似于Proxy模式中的Proxy对象。在使用时，还需要为代理对象设计一个回调方法，这个回调方法起到的作用是，在其中假如了作为代理需要额外处理的动作。这个回调方法，如果在JDK中实现，需要实现下面所示的InvocationHandler接口：

public interface InvocationHandler{
  public Object invoke(Object proxy,Method method,Object[] args) throws Throwable;
}

至于invoke方法和Proxy挂上钩，熟悉proxy用法的读者都知道，只要在实现通过调用Proxy.newInstance方法生成具体的Proxy对象时，把InvocationHandler设置到参数里面就可以了，剩下的由Java虚拟机来完成。
2、Spring AOP的设计分析
Spring AOP以动态代理技术为基础，设计出了一系列AOP的横切实现，比如前置通知、返回通知、异常通知等。同时SpringAOP还提供了一系列的Pointcut来匹配切入点，可以使用现有的切入点来设计横切面，也可以扩展相关的Pointcut方法来切入需求。
在Spring AOP中，虽然对于AOP的使用者来说，只需要配置相关的Bean定义即可，但仔细分析Spring AOP内部设计可以看到，为了让AOP起作用，需要完成一系列过程，比如，需要为目标对象建立代理对象，这个代理对象可以通过使用JDK的Proxy来完成，也可以通过第三方的类生成器CGLIB来完成。然后，还需要启动代理对象的拦截器来完成各种横切面的织入，这一系列的织入设计是通过一系列Adapter来实现的。通过Adapter的设计，可以把AOP的横切面设计和Proxy模式有机结合起来，从而实现在AOP中定义好的各种织入方式。
3、Spring AOP的应用场景
SpringAOP把跨越应用程序多个模块的功能抽象出俩，并通过简单的AOP的使用，灵活的编制到模块中，比如可以通过AOP实现应用程序中的日志功能。另一方面，在Spring内部，一些支持模块也是通过Spring AOP来实现的，比如后面将要介绍的事务处理。下面以ProxyFactoryBean的实现为例，和大家一起来了解Spring AOP的具体设计和实现
**三、建立AOPProxy代理对象
1、设计原理**
在Spring的AOP模块中，一个主要的部分是代理对象的生成，而对于Spring应用，可以看到，是通过配置和调用Spring的ProxyFactoryBean来完成这个任务的。在ProxyFactoryBean中，封装了主要代理对象的生成过程。在这个过程中，可以使用JDK的Proxy和CGLIB两种方式。
以ProxyFactoryBean的设计为中心，可以看到相关类的继承关系：

2、配置ProxyFactoryBean
我们开始进入到Spring AOP的实现部分，在分析Spring AOP的实现原理中，主要以ProxyFactoryBean的实现作为例子和实现的基本线索进行分析。这是因为ProxyFactoryBean是在Spring IOC环境中创建AOP应用的底层方法，也是最灵活的方法，Spring通过他完成了对AOP使用分封装。以ProxyFactoryBean的实现为入口，逐层深入，是一条帮助我们快速理解Spring AOP实现的学习路径。
在了解ProxyFactoryBean的实现之前，先简要介绍下ProxyFactoryBean的配置和使用，在基于XML配置Spring的Bean时，往往需要一系列的配置补助来使用ProxyFactoryBean和AOP。
1）定义使用的通知器Advisor，这个通知器应该作为一个Bean来定义。这个通知器的实现定义了需要对目标对象进行增强的切面行为，也就是Advice通知。
2）定义ProxyFactoryBean，把他作为另一个Bean来定义，他是封装AOP功能的主要类。
3）定义target属性，作为target属性注入的Bean，是需要用AOP通知器中的切面应用来增强的对象，也就是前面提到的base对象。
有了这些配置，就可以使用ProxyFactoryBean完成AOP的基本功能了，例如：

<bean id="testAdvisor" class="com.jader.TestAdvisor" />
<bean id="testAOP" class="org.springframework.aop.ProxyFactoryBean">
    <property name="proxyInterfaces">
        <value>com.jader.AbcInterface</value>
    </property>
    <property name="interceptorNames">
        <list>
            <value>testAdvisor</value>
        </list>
    </property>
</bean>

掌握这些配置信息后，就可以具体看一看这些AOP是如何实现的，也就是说，切面应用是怎样通过ProxyFactoryBean对target对象起作用的，下面详细分析。
3、ProxyFactoryBean生成AOPProxy代理对象
在Spring AOP的使用中，我们已经知道，可以通过ProxyFactoryBean来配置目标对象和切面行为。这个ProxyFactoryBean是一个FactoryBean。在ProxyFactoryBean中，通过interceptorNames属性来配置已经定义好的通知器Advisor。虽然名字为interceptorNames但实际上却是供AOP应用配置通知器的地方。在ProxyFactoryBean中，需要为target目标对象生成Proxy代理对象，从而为AOP横切面的编织做好准备工作。
ProxyFactoryBean的AOP实现需要依赖JDK或者CGLIB提供的Proxy特性。从FactoryBean中获取对象，是以getObject方法作为入口完成的；ProxyFactoryBean实现中的getObject方法，是FactoryBean需要实现的接口。对ProxyFactoryBean来说，把需要对target目标对象增加的增强处理都通过getObject方法进行封装了。这些增强处理是为AOP功能的实现提供服务的。getObject方法首先对通知器链进行初始化，通知器链封装了一系列的拦截器，这些拦截器从配置中读取，然后为代理对象的生成做好准备。在生成代理对象时，因为Spring中有SingleTon类型和prototype类似这两种不同的Bean，所以要对代理对象的生成做一个区分。

getObject的代码如下：

    /**
     * Return a proxy. Invoked when clients obtain beans from this factory bean.
     * Create an instance of the AOP proxy to be returned by this factory.
     * The instance will be cached for a singleton, and create on each call to
     * {@code getObject()} for a proxy.
     * @return a fresh AOP proxy reflecting the current state of this factory
     */
    public Object getObject() throws BeansException {
        // 这里初始化通知器链
        initializeAdvisorChain();
        // 这里对SingleTon和prototype的类型进行区分，生成对应的proxy
        if (isSingleton()) {
            return getSingletonInstance();
        }
        else {
            if (this.targetName == null) {
                logger.warn("Using non-singleton proxies with singleton targets is often undesirable. " +
                        "Enable prototype proxies by setting the ‘targetName‘ property.");
            }
            return newPrototypeInstance();
        }
    }

为Proxy代理对象配置Advisor链是在initializeAdvisorChain方法中实现的。这个初始化过程中有一个标志位AdvisorChainInitialized，这个标志用来表示通知器是否已经初始化。如果已经初始化，那么这里就会在初始化，而是直接返回。也就说，这个初始化的工作发生在应用第一次通过ProxyFactoryBean去获取代理对象的时候。在完成这个初始化之后，接着读取配置中出现的所有通知器，这个取得通知器的过程也比较简单，把通知器的名字交给容器的getBean方法就可以了，这是通过对IOC容器实现的一个回调完成的。然后把从IOC容器中取得的通知器加入到拦截器链中，这个动作是由addAdvisorOnChainCreation方法来实现的。
下面看看对Advisor配置链的初始化：

/**
     * Create the advisor (interceptor) chain. Aadvisors that are sourced
     * from a BeanFactory will be refreshed each time a new prototype instance
     * is added. Interceptors added programmatically through the factory API
     * are unaffected by such changes.
     */
    private synchronized void initializeAdvisorChain() throws AopConfigException, BeansException {
        if (this.advisorChainInitialized) {
            return;
        }
        if (!ObjectUtils.isEmpty(this.interceptorNames)) {
            if (this.beanFactory == null) {
                throw new IllegalStateException("No BeanFactory available anymore (probably due to serialization) " +
                        "- cannot resolve interceptor names " + Arrays.asList(this.interceptorNames));
            }
            // Globals can‘t be last unless we specified a targetSource using the property...
            if (this.interceptorNames[this.interceptorNames.length - 1].endsWith(GLOBAL_SUFFIX) &&
                    this.targetName == null && this.targetSource == EMPTY_TARGET_SOURCE) {
                throw new AopConfigException("Target required after globals");
            }
            // Materialize interceptor chain from bean names.
           // 这里是添加Advisor链的调用，是通过interceptorNames属性进行配置
            for (String name : this.interceptorNames) {
                if (logger.isTraceEnabled()) {
                    logger.trace("Configuring advisor or advice ‘" + name + "‘");
                }
                if (name.endsWith(GLOBAL_SUFFIX)) {
                    if (!(this.beanFactory instanceof ListableBeanFactory)) {
                        throw new AopConfigException(
                                "Can only use global advisors or interceptors with a ListableBeanFactory");
                    }
                    addGlobalAdvisor((ListableBeanFactory) this.beanFactory,
                            name.substring(0, name.length() - GLOBAL_SUFFIX.length()));
                }
                else {
                    // If we get here, we need to add a named interceptor.
                    // We must check if it‘s a singleton or prototype.
                    // 如果程序在这里被调用，那么需要加入命名的拦截器advice，并且需要检查这个Bean是SingleTon还是prototype类型
                    Object advice;
                    if (this.singleton || this.beanFactory.isSingleton(name)) {
                        // Add the real Advisor/Advice to the chain.
                        advice = this.beanFactory.getBean(name);
                    }
                    else {
                        // It‘s a prototype Advice or Advisor: replace with a prototype.
                        // Avoid unnecessary creation of prototype bean just for advisor chain initialization.
                        advice = new PrototypePlaceholderAdvisor(name);
                    }
                    addAdvisorOnChainCreation(advice, name);
                }
            }
        }
        this.advisorChainInitialized = true;
    }

未完待续……