76 张图,剖析 Spring AOP 源码,小白居然也能看懂,大神,请收下我的膝盖!

开发 架构
在 AOP 的思想里面,周边功能(比如性能统计,日志,事务管理等)被定义为切面,核心功能和切面功能分别独立进行开发,然后把核心功能和切面功能“编织”在一起,这就叫 AOP。

下面我会简单介绍一下 AOP 的基础知识,以及使用方法,然后直接对源码进行拆解。

不 BB,上文章目录。

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1. 基础知识

1.1 什么是 AOP ?

AOP 的全称是 “Aspect Oriented Programming”,即面向切面编程。

在 AOP 的思想里面,周边功能(比如性能统计,日志,事务管理等)被定义为切面,核心功能和切面功能分别独立进行开发,然后把核心功能和切面功能“编织”在一起,这就叫 AOP。

AOP 能够将那些与业务无关,却为业务模块所共同调用的逻辑封装起来,便于减少系统的重复代码,降低模块间的耦合度,并有利于未来的可拓展性和可维护性。

1.2 AOP 基础概念

  • 连接点(Join point):能够被拦截的地方,Spring AOP 是基于动态代理的,所以是方法拦截的,每个成员方法都可以称之为连接点;
  • 切点(Poincut):每个方法都可以称之为连接点,我们具体定位到某一个方法就成为切点;
  • 增强/通知(Advice):表示添加到切点的一段逻辑代码,并定位连接点的方位信息,简单来说就定义了是干什么的,具体是在哪干;
  • 织入(Weaving):将增强/通知添加到目标类的具体连接点上的过程;
  • 引入/引介(Introduction):允许我们向现有的类添加新方法或属性,是一种特殊的增强;
  • 切面(Aspect):切面由切点和增强/通知组成,它既包括了横切逻辑的定义、也包括了连接点的定义。

上面的解释偏官方,下面用“方言”再给大家解释一遍。

  • 切入点(Pointcut):在哪些类,哪些方法上切入(where);
  • 通知(Advice):在方法执行的什么时机(when:方法前/方法后/方法前后)做什么(what:增强的功能);
  • 切面(Aspect):切面 = 切入点 + 通知,通俗点就是在什么时机,什么地方,做什么增强;
  • 织入(Weaving):把切面加入到对象,并创建出代理对象的过程,这个由 Spring 来完成。

5 种通知的分类:

  • 前置通知(Before Advice):在目标方法被调用前调用通知功能;
  • 后置通知(After Advice):在目标方法被调用之后调用通知功能;
  • 返回通知(After-returning):在目标方法成功执行之后调用通知功能;
  • 异常通知(After-throwing):在目标方法抛出异常之后调用通知功能;
  • 环绕通知(Around):把整个目标方法包裹起来,在被调用前和调用之后分别调用通知功能。

1.3 AOP 简单示例

新建 Louzai 类:

@Data
@Service
public class Louzai {

public void everyDay() {
System.out.println("睡觉");
}
}

添加 LouzaiAspect 切面:

@Aspect
@Component
public class LouzaiAspect {

@Pointcut("execution(* com.java.Louzai.everyDay())")
private void myPointCut() {
}


@Before("myPointCut()")
public void myBefore() {
System.out.println("吃饭");
}


@AfterReturning(value = "myPointCut()")
public void myAfterReturning() {
System.out.println("打豆豆。。。");
}
}

applicationContext.xml 添加:

<!--启用@Autowired等注解-->
<context:annotation-config/>
<context:component-scan base-package="com" />
<aop:aspectj-autoproxy proxy-target-class="true"/>

程序入口:

public class MyTest {
public static void main(String[] args) {
ApplicationContext context =new ClassPathXmlApplicationContext("classpath:applicationContext.xml");
Louzai louzai = (Louzai) context.getBean("louzai");
louzai.everyDay();
}
}

输出:

吃饭
睡觉
打豆豆。。。

这个示例非常简单,“睡觉” 加了前置和后置通知,但是 Spring 在内部是如何工作的呢?

1.4 Spring AOP 工作流程

为了方便大家能更好看懂后面的源码,我先整体介绍一下源码的执行流程,让大家有一个整体的认识,否则容易被绕进去。

整个 Spring AOP 源码,其实分为 3 块,我们会结合上面的示例,给大家进行讲解。

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第一块就是前置处理,我们在创建 Louzai Bean 的前置处理中,会遍历程序所有的切面信息,然后将切面信息保存在缓存中,比如示例中 LouzaiAspect 的所有切面信息。

第二块就是后置处理,我们在创建 Louzai Bean 的后置处理器中,里面会做两件事情:

  • 获取 Louzai 的切面方法:首先会从缓存中拿到所有的切面信息,和 Louzai 的所有方法进行匹配,然后找到 Louzai 所有需要进行 AOP 的方法。
  • 创建 AOP 代理对象:结合 Louzai 需要进行 AOP 的方法,选择 Cglib 或 JDK,创建 AOP 代理对象。

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第三块就是执行切面,通过“责任链 + 递归”,去执行切面。

2. 源码解读

注意:Spring 的版本是 5.2.15.RELEASE,否则和我的代码不一样!!!

除了原理部分,上面的知识都不难,下面才是我们的重头戏,让你跟着楼仔,走一遍代码流程。

2.1 代码入口

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这里需要多跑几次,把前面的 beanName 跳过去,只看 louzai。

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进入 doGetBean(),进入创建 Bean 的逻辑。

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2.2 前置处理

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主要就是遍历切面,放入缓存。

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这里是重点!敲黑板!!!

  • 我们会先遍历所有的类;
  • 判断是否切面,只有切面才会进入后面逻辑;
  • 获取每个 Aspect 的切面列表;
  • 保存 Aspect 的切面列表到缓存 advisorsCache 中。

到这里,获取切面信息的流程就结束了,因为后续对切面数据的获取,都是从缓存 advisorsCache 中拿到。

下面就对上面的流程,再深入解读一下。

2.2.1 判断是否是切面

上图的第 2 步,逻辑如下:

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2.2.2 获取切面列表

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进入到 getAdvice(),生成切面信息。

2.3 后置处理

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主要就是从缓存拿切面,和 louzai 的方法匹配,并创建 AOP 代理对象。

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进入 doCreateBean(),走下面逻辑。

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这里是重点!敲黑板!!!

  • 先获取 louzai 类的所有切面列表;
  • 创建一个 AOP 的代理对象。

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2.3.1 获取切面

我们先进入第一步,看是如何获取 louzai 的切面列表。

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进入 buildAspectJAdvisors(),这个方法应该有印象,就是前面将切面信息放入缓存 advisorsCache 中,现在这里就是要获取缓存。

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再回到 findEligibleAdvisors(),从缓存拿到所有的切面信息后,继续往后执行。

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2.3.2 创建代理对象

有了 louzai 的切面列表,后面就可以开始去创建 AOP 代理对象。

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这里是重点!敲黑板!!!

这里有 2 种创建 AOP 代理对象的方式,我们是选用 Cglib 来创建。

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我们再回到创建代理对象的入口,看看创建的代理对象。

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2.4 切面执行

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通过 “责任链 + 递归”,执行切面和方法。

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前方高能!这块逻辑非常复杂!!!

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下面就是“执行切面”最核心的逻辑,简单说一下设计思路:

  • ​设计思路:采用递归 + 责任链的模式;
  • 递归:反复执行 CglibMethodInvocation 的 proceed();
  • 退出递归条件:interceptorsAndDynamicMethodMatchers 数组中的对象,全部执行完毕;
  • 责任链:示例中的责任链,是个长度为 3 的数组,每次取其中一个数组对象,然后去执行对象的 invoke()。

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因为我们数组里面只有 3 个对象,所以只会递归 3 次,下面就看这 3 次是如何递归,责任链是如何执行的,设计得很巧妙!

2.4.1 第一次递归

数组的第一个对象是 ExposeInvocationInterceptor,执行 invoke(),注意入参是 CglibMethodInvocation。

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里面啥都没干,继续执行 CglibMethodInvocation 的 process()。

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2.4.2 第二次递归

数组的第二个对象是 MethodBeforeAdviceInterceptor,执行 invoke()。

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2.4.3 第三次递归

数组的第二个对象是 AfterReturningAdviceInterceptor,执行 invoke()。

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执行完上面逻辑,就会退出递归,我们看看 invokeJoinpoint() 的执行逻辑,其实就是执行主方法。

再回到第三次递归的入口,继续执行后面的切面。

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切面执行逻辑,前面已经演示过,直接看执行方法。

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后面就依次退出递归,整个流程结束。

2.4.4 设计思路

这块代码,我研究了大半天,因为这个不是纯粹的责任链模式。

纯粹的责任链模式,对象内部有一个自身的 next 对象,执行完当前对象的方法末尾,就会启动 next 对象的执行,直到最后一个 next 对象执行完毕,或者中途因为某些条件中断执行,责任链才会退出。

这里 CglibMethodInvocation 对象内部没有 next 对象,全程是通过 interceptorsAndDynamicMethodMatchers 长度为 3 的数组控制,依次去执行数组中的对象,直到最后一个对象执行完毕,责任链才会退出。

这个也属于责任链,只是实现方式不一样,后面会详细剖析,下面再讨论一下,这些类之间的关系。

我们的主对象是 CglibMethodInvocation,继承于 ReflectiveMethodInvocation,然后 process() 的核心逻辑,其实都在 ReflectiveMethodInvocation 中。

ReflectiveMethodInvocation 中的 process() 控制整个责任链的执行。

ReflectiveMethodInvocation 中的 process() 方法,里面有个长度为 3 的数组 interceptorsAndDynamicMethodMatchers,里面存储了 3 个对象,分别为 ExposeInvocationInterceptor、MethodBeforeAdviceInterceptor、AfterReturningAdviceInterceptor。

注意!!!这 3 个对象,都是继承 MethodInterceptor 接口。

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然后每次执行 invoke() 时,里面都会去执行 CglibMethodInvocation 的 process()。

是不是听得有些蒙圈?甭着急,我重新再帮你梳理一下。

对象和方法的关系:

  • 接口继承:数组中的 3 个对象,都是继承 MethodInterceptor 接口,实现里面的 invoke() 方法;
  • 类继承:我们的主对象 CglibMethodInvocation,继承于 ReflectiveMethodInvocation,复用它的 process() 方法;
  • 两者结合(策略模式):invoke() 的入参,就是 CglibMethodInvocation,执行 invoke() 时,内部会执行 CglibMethodInvocation.process(),这个其实就是个策略模式。

可能有同学会说,invoke() 的入参是 MethodInvocation,没错!但是 CglibMethodInvocation 也继承了 MethodInvocation,不信自己可以去看。

执行逻辑:

  • 程序入口:是 CglibMethodInvocation 的 process() 方法;
  • 链式执行(衍生的责任链模式):process() 中有个包含 3 个对象的数组,依次去执行每个对象的 invoke() 方法。
  • 递归(逻辑回退):invoke() 方法会执行切面逻辑,同时也会执行 CglibMethodInvocation 的 process() 方法,让逻辑再一次进入 process()。
  • 递归退出:当数字中的 3 个对象全部执行完毕,流程结束。

所以这里设计巧妙的地方,是因为纯粹责任链模式,里面的 next 对象,需要保证里面的对象类型完全相同。

但是数组里面的 3 个对象,里面没有 next 成员对象,所以不能直接用责任链模式,那怎么办呢?就单独搞了一个 CglibMethodInvocation.process(),通过去无限递归 process(),来实现这个责任链的逻辑。

这就是我们为什么要看源码,学习里面优秀的设计思路!

3. 总结

我们再小节一下,文章先介绍了什么是 AOP,以及 AOP 的原理和示例。

之后再剖析了 AOP 的源码,分为 3 块:

  • 将所有的切面都保存在缓存中;
  • 取出缓存中的切面列表,和 louzai 对象的所有方法匹配,拿到属于 louzai 的切面列表;
  • 创建 AOP 代理对象;
  • 通过“责任链 + 递归”,去执行切面逻辑。

最难的地方还不是抠图,而是 “切面执行”的设计思路,虽然流程能走通,但是把整个设计思想能总结出来,并讲得能让大家明白,还是非常不容易的。

责任编辑:武晓燕 来源: 楼仔
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