Spring AOP实现原理

AOP核心概念

核心概念解析

• Aspect（切面）： 封装横切关注点的模块，包含多个 Advice 和 Pointcut，如日志切面、事务切面、权限校验切面。
• Join Point（连接点）：程序执行过程中的一个点（如方法调用、异常抛出），可插入切面逻辑的位置。
• Advice（通知）：在特定连接点执行的动作（如前置、后置、环绕处理），如记录方法执行时间、事务提交或回滚。
• Pointcut（切点）：通过表达式匹配一组连接点，定义哪些连接点会被切面处理。
• Target Object（目标对象）：被代理的原始对象（包含业务逻辑的 Bean）。
• Proxy（代理）：由 Spring 生成的代理对象，包装目标对象以插入切面逻辑。
• Weaving（织入）：将切面代码与目标对象关联的过程（编译时、类加载时或运行时）。

Advice（通知）类型

• @Before（前置通知）：在目标方法执行前触发；适用于参数校验、权限控制。
• @After（后置通知）：在目标方法执行后触发（无论是否抛出异常），适用于资源清理（如关闭文件流）。
• @AfterReturning（返回后通知）：在目标方法 正常返回后 触发，可访问返回值。
• @AfterThrowing（异常通知）：在目标方法 抛出异常后 触发，可捕获特定异常类型。
• @Around（环绕通知）：包裹目标方法，控制其执行流程（类似过滤器），需手动调用 proceed() 执行目标方法。

Pointcut（切点）表达式

代理机制

• JDK 动态代理
  • 条件：目标对象实现了至少一个接口。
  • 原理：基于接口生成代理类，调用 InvocationHandler.invoke() 插入切面逻辑。
• CGLIB 动态代理
  • 条件：目标对象未实现接口（或配置强制使用 CGLIB）。
  • 原理：通过继承目标类生成子类代理，覆盖父类方法。

AOP 与 AspectJ 的关系

JDK动态代理与CGLIB代理的底层实现

JDK 动态代理

• 核心原理

  • 基于接口：要求目标对象必须实现至少一个接口。

  • 反射机制：通过 java.lang.reflect.Proxy 和 InvocationHandler 动态生成代理类。

  • 代理对象行为：代理类实现目标接口，并将方法调用转发到 InvocationHandler。

• 实现步骤

  • 定义接口与实现类

    public interface UserService {
           
        void saveUser(User user);
    }
    
    public class UserServiceImpl implements UserService {
           
        public void saveUser(User user) {
            /* 业务逻辑 */ }
    }
    

  • 实现 InvocationHandler

    public class JdkProxyHandler implements InvocationHandler {
           
        private Object target; // 目标对象
    
        public JdkProxyHandler(Object target) {
           
            this.target = target;
        }
    
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
           
            // 前置增强
            System.out.println("Before method: " + method.getName());
            // 调用目标方法
            Object result = method.invoke(target, args);
            // 后置增强
            System.out.println("After method: " + method.getName());
            return result;
        }
    }
    

  • 生成代理对象

    UserService target = new UserServiceImpl();
    UserService proxy = (UserService) Proxy.newProxyInstance(
        target.getClass().getClassLoader(),
        target.getClass().getInterfaces(), // 必须为接口数组
        new JdkProxyHandler(target)
    );
    proxy.saveUser(new User()); // 调用代理方法
    

• 源码关键点

  • Proxy.newProxyInstance()：动态生成代理类的字节码，其类名通常为 $Proxy0、$Proxy1 等。
  • 代理类结构：代理类继承 Proxy 并实现目标接口，所有方法调用均委托给 InvocationHandler.invoke()。

CGLIB 动态代理

• 核心原理

  • 基于继承：通过生成目标类的子类作为代理类（即使目标类未实现接口）。

  • 字节码操作：使用 ASM 库直接修改字节码，生成新类。

  • 方法拦截：通过 MethodInterceptor 接口实现方法增强。

• 实现步骤

  • 定义目标类

    public class UserService {
           
        public void saveUser(User user) {
            /* 业务逻辑 */ }
    }
    

  • 实现 MethodInterceptor

    public class CglibMethodInterceptor implements MethodInterceptor {
           
        public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
           
            // 前置增强
            System.out.println("Before method: " + method.getName());
            // 调用目标方法（通过 FastClass 机制，避免反射）
            Object result = proxy.invokeSuper(obj, args);
            // 后置增强
            System.out.println("After method: " + method.getName());
            return result;
        }
    }
    

  • 生成代理对象

    Enhancer enhancer = new Enhancer();
    enhancer.setSuperclass(UserService.class); // 设置父类
    enhancer.setCallback(new CglibMethodInterceptor());
    UserService proxy = (UserService) enhancer.create(); // 生成代理对象
    proxy.saveUser(new User()); // 调用代理方法
    

• 源码关键点

  • Enhancer 类：负责生成代理类的字节码。
  • FastClass 机制：为代理类和目标类生成索引，直接通过索引调用方法，避免反射（性能优于 JDK 代理）。
  • 代理类结构：代理类继承目标类，重写父类方法，并在方法中调用 MethodInterceptor.intercept()。

JDK 代理与 CGLIB 代理对比

Spring AOP 的代理选择策略

• 默认行为：若目标类实现接口 → 使用 JDK 动态代理；若目标类未实现接口 → 使用 CGLIB 动态代理。
• 强制使用 CGLIB：通过 @EnableAspectJAutoProxy(proxyTargetClass = true) 配置，强制对所有类使用 CGLIB。
• 排除 final 方法：CGLIB 无法代理 final 方法，需确保目标方法可被重写。

代理对象的生成流程

核心类与接口

• ProxyFactory
  • 作用：代理对象的配置工厂，用于设置目标对象、切面（Advisor）、通知（Advice）等。
  • 继承关系：ProxyFactory → ProxyCreatorSupport → AdvisedSupport。
• AopProxy
  • 接口：定义代理对象的生成方法 getProxy()。
  • JdkDynamicAopProxy：基于 JDK 动态代理实现。
  • ObjenesisCglibAopProxy：基于 CGLIB 动态代理实现（Spring 优化后的版本）。
• AdvisedSupport：封装代理配置信息（目标对象、切面列表、代理接口等），供 AopProxy 使用。

代理生成流程

• 配置阶段（ProxyFactory 初始化）：开发者通过 ProxyFactory 设置代理所需的元数据。

  // 1. 创建ProxyFactory并配置
  ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();
  proxyFactory.setTarget(new UserServiceImpl());       // 目标对象
  proxyFactory.addAdvice(new LoggingAdvice());         // 添加通知（Advice）
  proxyFactory.setInterfaces(UserService.class);       // 指定代理接口（可选）
  // 2. 生成代理对象
  UserService proxy = (UserService) proxyFactory.getProxy();
  

• 代理生成阶段（AopProxy 创建代理）：选择代理策略（JDK或CGLIB）、创建AopProxy实例、生成代理对象。

通知（Advice）的执行链路

责任链模式的核心思想

• 定义：将多个处理器（拦截器）按顺序连接成链，每个处理器决定是否将请求传递给下一个处理器。
• 优点：解耦处理器之间的依赖，支持动态扩展处理逻辑。
• 在 Spring AOP 中的应用：将多个通知（如 @Around）转换为拦截器（MethodInterceptor），形成链式结构，按顺序执行。

拦截器链的构建

• 拦截器链的组成：每个 Advisor（切面） 会被适配为一个 MethodInterceptor（方法拦截器）。
• 链的构建过程：Spring 在创建代理对象时，将所有 Advisor转换为 MethodInterceptor，并按优先级排序，形成拦截器链。

拦截器链执行流程

               +---------------------+
               | MethodInvocation    |
               | (ReflectiveMethod)  |
               +----------+----------+
                          | proceed()
                          v
+----------------+     +----------------+     +----------------+     +----------------+
| Interceptor 1  | --> | Interceptor 2  | --> | Interceptor 3  | --> | Target Method  |
| (@Before)      |     | (@Around)      |     | (@After)       |     |                |
+----------------+     +----------------+     +----------------+     +----------------+

AspectJ注解驱动的AOP解析过程

切面类的识别与注册

• @Aspect注解：标记一个类为切面。
• @Component或@Bean：确保切面类被Spring容器管理。
• AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator：继承自AbstractAutoProxyCreator的后置处理器，负责初始化后生成Proxy。

切点表达式解析与匹配

• AspectJExpressionPointcut：封装AspectJ切点表达式，实现Pointcut接口的getClassFilter()和getMethodMatcher()。
• 表达式解析：使用AspectJ的PointcutParser将字符串表达式转换为抽象语法树（AST）。
• 匹配逻辑：在运行时检查目标类和方法是否匹配切点表达式。

通知方法适配为Advice

构建Advisor并整合到代理

• 收集Advisor：在AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator中，查找所有切面类的Advisor。
• 匹配目标Bean：判断当前Bean是否需要被代理（即是否存在匹配的Advisor）。
• 生成代理对象：根据配置（JDK或CGLIB）生成代理对象，并将Advisor转换为拦截器链。

动态代理生成与拦截链执行

• 代理对象调用方法：代理对象拦截目标方法调用。
• 构建拦截器链：所有匹配的Advisor转换为MethodInterceptor，按优先级排序。
• 链式执行：通过ReflectiveMethodInvocation递归调用拦截器，直至执行目标方法。