Spring 揭秘之Spring AOP一世（1）概念实现

本文主要是介绍Spring 揭秘之Spring AOP一世（1）概念实现，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

Spring AOP一世

在上篇文章Spring AOP概述及其实现机制中，我们知道了Spring AOP建立在动态代理和CGLIB的支持之上；在这篇文章里，我们将介绍Spring AOP的底层实现机制；或许Spring AOP的概念实体会进化，但是其低层级制却是稳定的；

Spring AOP中的Joinpoint

AOP中的Joinpoint有很多类型，比如字段的获取与设置、构造方法、类初始化、方法调用、方法执行等；而Spring AOP秉承KISS原则，仅支持方法级别的Joinpoint；这已经可以满足80%的开发需求啦；Spring这么选择有以下几个原因：

1. KISS原则：Keep It Simple，Stupid；当然可以选择100%实现AOP中的概念，但是这样就会导致框架过于臃肿；事倍功半并不是我们想要的结果；
2. 字段级别的Joinpoint完全可以通过方法级别的Joinpoint来代替，同时对OOP封装的破坏性也较小；
3. Spring 提供了对其他AOP实现的支持，比如AspectJ。如果Spring AOP无法满足业务需求，不妨使用AspectJ；

Spring AOP中的Pointcut

Pointcut就是Spring AOP中所有Pointcut的最顶层抽象啦，它定义两个方法用于捕捉系统中的Joinpoint；并且提供了TruePointcut类型的实例，该实例会对系统中所有的对象上的所有被支持的Joinpoint进行匹配；

public interface Pointcut {/*** Return the ClassFilter for this pointcut.* @return the ClassFilter (never {@code null})*/ClassFilter getClassFilter();/*** Return the MethodMatcher for this pointcut.* @return the MethodMatcher (never {@code null})*/MethodMatcher getMethodMatcher();/*** Canonical Pointcut instance that always matches.*/Pointcut TRUE = TruePointcut.INSTANCE;}

和Pointcut关系紧密的有ClassFilter和MethodMatcher：这两个接口分别负责在类层面和方法层面对系统对象进行筛选，从而确定Joinpoint；

ClassFilter进行类级别的筛选；MethodMatcher则进行方法级别的筛选；将其分开有利于筛选逻辑的重用；

ClassFilter和MethodMatcher和Pointcut相同的一点是，都提供了一个True实例，表示都ok；

public interface ClassFilter {/*** Should the pointcut apply to the given interface or target class?* @param clazz the candidate target class* @return whether the advice should apply to the given target class*/boolean matches(Class<?> clazz);/*** Canonical instance of a ClassFilter that matches all classes.*/ClassFilter TRUE = TrueClassFilter.INSTANCE;}
public interface MethodMatcher {/*** Perform static checking whether the given method matches.* <p>If this returns {@code false} or if the {@link #isRuntime()}* method returns {@code false}, no runtime check (i.e. no* {@link #matches(java.lang.reflect.Method, Class, Object[])} call)* will be made.* @param method the candidate method* @param targetClass the target class* @return whether or not this method matches statically*/boolean matches(Method method, Class<?> targetClass);/*** Is this MethodMatcher dynamic, that is, must a final call be made on the* {@link #matches(java.lang.reflect.Method, Class, Object[])} method at* runtime even if the 2-arg matches method returns {@code true}?* <p>Can be invoked when an AOP proxy is created, and need not be invoked* again before each method invocation,* @return whether or not a runtime match via the 3-arg* {@link #matches(java.lang.reflect.Method, Class, Object[])} method* is required if static matching passed*/boolean isRuntime();/*** Check whether there a runtime (dynamic) match for this method,* which must have matched statically.* <p>This method is invoked only if the 2-arg matches method returns* {@code true} for the given method and target class, and if the* {@link #isRuntime()} method returns {@code true}. Invoked* immediately before potential running of the advice, after any* advice earlier in the advice chain has run.* @param method the candidate method* @param targetClass the target class* @param args arguments to the method* @return whether there's a runtime match* @see MethodMatcher#matches(Method, Class)*/boolean matches(Method method, Class<?> targetClass, Object... args);/*** Canonical instance that matches all methods.*/MethodMatcher TRUE = TrueMethodMatcher.INSTANCE;}

ClassFilter逻辑较为简单，MethodMatcher相对来说就复杂一些；其提供了两个检测函数——两个参数和三个参数；第三个不同的参数为方法调用的参数数组；只有在isRuntime()方法返回true时，才会调用三个参数的方法进行运行时的判断；

前面我们提到的MethodMatcher的True实例中，isRuntime()返回false，而二个参数的matches方法则返回true；

按照是否进行三参数matches方法调用，Spring中的MethodMatcher分为两类：StaticMethodMatcher和DynamicMethodMatcher：

常见的Pointcut

1. NameMatchMethodPointcut：使用静态MethodMatcher，通过方法名进行筛选，可使用通配符*进行简单的模糊匹配；最简单实现；

2. JdkRegexpMethodPointcut和Perl5RegexpMethodPointcut：使用静态MethodMatcher，通过正则表达式进行筛选；

3. AnnotationMatchingPointcut：根据待检测对象中是否有指定类型的注解来匹配Joinpoint；该Pointcut根据传入的注解类型不同，有着不同的匹配规则：

   1. 只传入类级别的注解：拥有该注解的类的所有方法均匹配该Pointcut；忽略方法签名；
   2. 只传入方法级别的注解：拥有该注解的方法均匹配该Pointcut，忽略对象的类型；
   3. 同时传入：精确匹配，首先待检测对象所属的类拥有对应的类注解，同时该类中只有拥有对应方法注解的方法才匹配该Pointcut

4. ComposablePointcut：之前文章里提到过Pointcut可以进行运算；而ComposablePointcut就是Spring AOP对其的实现；它可以进行交和并运算；该类不仅可以进行Pointcut之间的运算，还可以进行ClassFilter和MethodMatcher的运算；

5. ControlFlowPointcut：Spring AOP中最复杂的Pointcut类型，它不是对方法进行匹配，而是对方法调用的流程进行匹配；

   它只在类C中对方法M进行调用时，对M进行匹配；其他上下文中对M的调用将不会使M匹配该Pointcut；当然，我们在指定C的同时，也可以传入方法名N，于是只有C中的方法N调用M时，才会命中M，即匹配Pointcut；

扩展Pointcut

Pointcut根据MethodMatcher的类别（静态还是动态），也可以分为两类，这在上面的图中是可以看到的；

扩展StaticMethodMatcherPointcut

该类别的Pointcut默认使用ClassFilter.TRUT作为其获取ClassFilter的返回值；如果需要对目标对象的类别进行限制，也可以通过Setter方法指定ClassFilter；通常只需要实现两参数的matches方法即可；

扩展DynamicMethodMatcherPointcut

该类别的Pointcut的getClassFilter方法默认返回ClassFilter.TRUE；如果要对目标对象的类别进行约束，可以重写该方法即可；

同时isRuntime和两个参数的matches方法均返回true；通常只需要实现三参数的matches方法即可；

Spring AOP中的Advice

Spring AOP加入了开源组织AOP Alliance，目的在于标准化AOP的使用，促进各种AOP实现之间的可交互性；所以Spring中的Advice实现全部遵循AOP Alliance规定的接口；

Advice封装了横切逻辑；Spring AOP中，Advice按照其能否在目标对象类的所有实例中共享，分为两大类：per-class和per-instance；

per-class类型的Advice

per-class类型的Advice一般不会为目标对象保存任何状态或者添加新的属性，因为它要在所有目标对象之间共享；

上图中的所有Advice均属于per-class类型；上图中未出现的Introduction则不属于该类型；

Before Advice

Before Advice所表示的横切逻辑将在Joinpoint表示的方法之前执行，通常不会打断Joinpoint的执行，当然，如果有必要，也可以通过抛出异常来中断程序执行流程；

要实现Before Advice，在Spring中只需要实现MethodBeforeAdvice接口即可；

public interface MethodBeforeAdvice extends BeforeAdvice {void before(Method method, Object[] args, Object target) throws Throwable;
}
public interface BeforeAdvice extends Advice {
}
public interface Advice {
}

BeforeAdvice和Advice都是标记接口；该类型的Advice常用来做初始化或者其他准备工作；

ThrowsAdvice

对应AOP中AfterThrowingAdvice，虽然该接口没有定义任何方法，但是在实现该接口时，方法需要满足以下规则：

void afterThrowing([Method, args, target], ThrowableSubclass);

如：

public void afterThrowing(Exception ex){}
public void afterThrowing(RemoteException){}
public void afterThrowing(Method method, Object[] args, Object target, Exception ex){}
public void afterThrowing(Method method, Object[] args, Object target, ServletException ex){}

框架通过反射调用这些方法；该类型的Advice通常用于系统中特定异常的监控，并提供统一的异常处理方式；

AfterReturningAdvice

方法在正常返回的情况下，AfterReturningAdvice才会执行；Spring的AfterReturningAdvice可以访问到返回值，但是无法更改返回值；这点需要特别注意；

Around Advice

Spring AOP没有提供After Finally Advice，并且AfterReturningAdvice对于返回值无法做过多的干涉，所以类似的功能就要交给Around Advice来实现了；Spring AOP没有直接定义Around Advice，而是直接采用AOP Alliance标准接口即：MethodInterceptor。

public interface MethodInterceptor extends Interceptor {Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable;
}

通过MethodInvocation类，我们可以控制对Joinpoint的拦截行为——调用proceed()方法则继续执行该Joinpoint上的其他MethodInterceptor，否则中断执行；

per-instance类型的Advice

per-instance类型的Advice将为每个目标对象保存各自的状态和相关逻辑；Spring AOP中唯一的per-instance类型的Advice就是Introduction；

Spring中，为目标对象添加新的行为和属性，就必须声明相应的接口及其实现，然后通过特定的AroundAdvice——IntroductionInterceptor将新的逻辑附加到目标对象上，完成对目标对象的增强；

Introduction总体上分为两支，一支是以DynamicIntroductionAdvice为首的动态分支，一支是以IntroductionInfo为首的静态可配置分支；区别在于判断Introduction是否可应用到目标接口的时机——编译时或者运行时；

来看看两个实现类吧~

DelegatingIntroductionInterceptor

public class DelegatingIntroductionInterceptor extends IntroductionInfoSupportimplements IntroductionInterceptor {@Nullableprivate Object delegate;public DelegatingIntroductionInterceptor(Object delegate) {init(delegate);}protected DelegatingIntroductionInterceptor() {init(this);}/*** Both constructors use this init method, as it is impossible to pass* a "this" reference from one constructor to another.* @param delegate the delegate object*/private void init(Object delegate) {Assert.notNull(delegate, "Delegate must not be null");this.delegate = delegate;implementInterfacesOnObject(delegate);// We don't want to expose the control interfacesuppressInterface(IntroductionInterceptor.class);suppressInterface(DynamicIntroductionAdvice.class);}/*** Subclasses may need to override this if they want to perform custom* behaviour in around advice. However, subclasses should invoke this* method, which handles introduced interfaces and forwarding to the target.*/@Override@Nullablepublic Object invoke(MethodInvocation mi) throws Throwable {if (isMethodOnIntroducedInterface(mi)) {// Using the following method rather than direct reflection, we// get correct handling of InvocationTargetException// if the introduced method throws an exception.Object retVal = AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(this.delegate, mi.getMethod(), mi.getArguments());// Massage return value if possible: if the delegate returned itself,// we really want to return the proxy.if (retVal == this.delegate && mi instanceof ProxyMethodInvocation) {Object proxy = ((ProxyMethodInvocation) mi).getProxy();if (mi.getMethod().getReturnType().isInstance(proxy)) {retVal = proxy;}}return retVal;}return doProceed(mi);}/*** Proceed with the supplied {@link org.aopalliance.intercept.MethodInterceptor}.* Subclasses can override this method to intercept method invocations on the* target object which is useful when an introduction needs to monitor the object* that it is introduced into. This method is <strong>never</strong> called for* {@link MethodInvocation MethodInvocations} on the introduced interfaces.*/protected Object doProceed(MethodInvocation mi) throws Throwable {// If we get here, just pass the invocation on.return mi.proceed();}}

从其Invoke方法中，就可以看出DelegatingIntroductionInterceptor实际上是一个伪军：因为对于所有目标对象，它都使用一个delegate实例；如果真正要实现per-instance的诺言，就要使用它的兄弟：

DelegatePerTargetObjectIntroductionInterceptor

该类内部持有一个目标对象和相应Introduction逻辑实现类之间的映射关系。当目标对象上的接口方法被调用时，该类就会拦截这些方法，然后找到对应的横切逻辑，之后就没有什么区别啦；

最后，Spring AOP中的Introduction采用动态代理的方式实现，所以在性能上同AspectJ通过编译器将Introduction织入目标对象要逊色不少；

Spring AOP中的Aspect

有了Pointcut和Advice，就可以组装Aspect啦；然鹅，Spring中并没有完全明确的Aspect的概念；但是它还是有相同功能的概念的：Advisor；

Advisor与Aspect不同，因为Spring AOP中，Advisor通常只持有一个Pointcut和一个Advice；而理论上，一个Aspect可以有多个Pointcut和多个Advice；

首先来看Advisor的体系结构：

注意！这里，名词组合出现的情况变得更为普遍！请时刻注意：Spring AOP中，IntroductionInterceptor是Introduction（Advice的一种）的实现,；Interceptor是Around Advice的实现；Advisor是Aspect的实现；

PointcutAdvisor家族

首先上图：

PointcutAdvisor才是真正的一个Pointcut和一个Advice的Advisor；以下简单介绍各个Advisor：

1. DefaultPointcutAdvisor：PointcutAdvisor最为常用的实现；不接受Introduction类型的Advice，其余任何类型的Pointcut和Advice均可接受；
2. NameMatchMethodPointcutAdvisor：限定使用NameMatchMethodPointcut，并且外部不可更改；不接受Introduction类型的Advice，其余均可；
3. RegexpMethodPointcutAdvisor：同上，限定使用正则表达式的Pointcut。默认使用JdkRegexpMethodPoincut；可以通过setPerl5(boolean)进行转换；
4. DefaultBeanFactoryPointcutAdvisor：将自身绑定到BeanFactory之上，通过beanName的方式寻找关联的Advice；只有Pointcut匹配成功后才去实例化对应的Advice，减少容器启动初期Advisor和Advice之间的耦合；

IntroductionAdvisor分支

该类别与PointcutAdvisor最大的区别在于，IntroductionAdvisor只能用于类级别的拦截，只能使用Introduction类型的Advisor；其类层次比较简单：

只有DefaultIntroductionAdvisor这一默认实现；

我们需要关注的也就不多啦；

Ordered的作用

系统中存在多个横切关注点，也会存在多个Advisor；当一个Joinpoint命中多个Advisor时，就需要留意或者控制这些Advisor的执行顺序；特别是这些Advisor需要按照一定顺序执行时，否则系统就会出现不可控的情况；

Spring在处理同一Joinpoint处的多个Advisor时，会按照指定的顺序来执行它们；顺序号越小，优先级越高；优先级越高，将越早执行；

问题来了，顺序号如何指定呢？默认情况下，配置文件中先声明的Advisor顺序号比较小；

当然，最为彻底的解决方法是为每个Advisor指定顺序号（一般从0或者1开始，因为小于0的编号一般是Spring内部使用）——即实现Ordered接口；

小结

这一节中，我们了解了Spring AOP对AOP的各种概念的实现；它们是整个框架的基础；体现了Spring框架的稳定性和灵活性；

接下来，我们将看看Spring AOP的织入过程；

这篇关于Spring 揭秘之Spring AOP一世（1）概念实现的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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