如何理解AOP中JDK代理实现的原理

本篇内容主要讲解“如何理解AOP中JDK代理实现的原理”，感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷，实用性强。下面就让小编来带大家学习“如何理解AOP中JDK代理实现的原理”吧!

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???? 动态代理

动态代理技术在Spring AOP中分为两种：

???? 基于JDK原生的动态代理.

提供一种在运行时创建一个实现了一组接口的新类。由于Java是不支持实例化接口的，因此JDK会在运行期间生成一个代理类对给定的接口进行实现，在调用该代理类接口的时候，将实现逻辑转发到调用处理器中(Invocation handler)。

JDK进行动态代理的类必须实现接口
代理类是java.lang.reflect.Proxy子类，类名以$Proxy开始。

???? 基于CGLIB的动态代理.

CGLIB(Code Generation Library)是基于ASM(对Java字节码进行操作的框架)的类库。

Spring AOP中，如果被代理类（targetObject）没有实现接口，即无法通过JDK的动态代理生成代理类，那么就会选择CGLIB来进行代理。
CGLIB动态代理的原理：创建一个targetObject的子类，覆盖掉需要父类的方法，在覆盖的方法中对功能进行增强。

注意，由于是采用继承覆盖的方式，所以由final方法修饰的类无法使用CGLIB进行代理。

???? 前提小结

JDK动态代理要求被代理类实现接口，切面类需要实现InvocationHandler。
CGLIB采用继承+方法覆盖实现切面，重写方法将逻辑委托给MethodInterceptor#intercept。
CGLIB对代理类基本没有限制，但是需要注意被代理的类不可以被final修饰符和private修饰，因为Java无法重写final类/private的方法。

???? Spring的AOP实现原理

???? @EnableAspectJAutoProxy

@EnableAspectJAutoProxy注解是Spring AOP开启的标志，在启动类标记此注解，即启用可加载对应的切面类逻辑。此注解的ElementType为TYPE，表示标记在类上。
同时用 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)声明了注解在运行时得到保留。此外最重要的是使用了 @Import(AspectJAutoProxyRegistrar.class)来注册AOP的。

???? 实现方案

@EnableAspectJAutoProxy注解正是通过@Import的方式来将 AspectJAutoProxyRegistrar类注册成Spring的Bean，以便在容器解析切面类时派上用场。那么AspectJAutoProxyRegistrar类的作用是什么?

@Import(AspectJAutoProxyRegistrar.class)

???? proxyTargetClass

@EnableAspectJAutoProxy支持处理标有AspectJ的@Aspect批注的组件，用户可以主动声明proxyTargetClass来指定Spring AOP使用哪种动态代理方式来创建代理类(默认使用基于实现接口的JDK动态代理方式)。

使用CGLIB动态代理来创建代理类

  @Configuration
  @EnableAspectJAutoProxy(proxyTargetClass=true)
  @ComponentScan("com.libo")
  public class AppConfig {
      // ...
  }

???? exposeProxy

为了解决一些由于代理引发的切面失效问题，Spring AOP在Spring 4.3.1后引入了AopContext类来将代理类的引用存储在ThreadLocal中，通过AopContext可以快速获取当前类的代理类。
默认为不支持，如果声明为true，即可使用AopContext获取代理类，同时，为了使用AspectJ，需要确保当前jar仓库存在aspectjweaver。

???? AspectJAutoProxyRegistrar

通过@Import注册AspectJAutoProxyRegistrar，通常情况下，我们的启动类本身也是一个Bean，Spring支持使用 @Import来导入一个没有标记任何Spring注解的类来将该Java类注册成Spring的Bean。

Registers an AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator against the current BeanDefinitionRegistry as appropriate based on a given @EnableAspectJAutoProxy annotation.

根据当前BeanDefinitionRegistry在适当的位置注册AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator。

如何理解AOP中JDK代理实现的原理

???? ImportBeanDefinitionRegistrar

用来导入一些特殊的BeanDefinition，Spring在处理 @Configuration时，会去扫描是否有通过 @Import标签导入的类，对ImportBeanDefinitionRegistrar这类接口，还会执行其中的registerBeanDefinitions方法。

AspectJAutoProxyRegistrar：实现了ImportBeanDefinitionRegistrar接口，用来注册AspectJAnnotationAutoProxyCreator，也就是支持注解驱动(同时兼容XML)解析的AspectJ自动代理创建器。

???? AspectJAutoProxyRegistrar源码分析

class AspectJAutoProxyRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar {
    
	@Override
    public void registerBeanDefinitions(
         AnnotationMetadata importingClassMetadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
         // 向容器注册AspectJAnnotationAutoProxyCreator
        AopConfigUtils.
		    registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(registry);
        AnnotationAttributes enableAspectJAutoProxy =
        AnnotationConfigUtils.attributesFor(importingClassMetadata,
													EnableAspectJAutoProxy.class);
        // 如果@EnableAspectJAutoProxy上存在标签内容
        if (enableAspectJAutoProxy != null) {
            // proxyTargetClass为true，则强制指定AutoProxyCreator使用CGLIB进行代理
            if (enableAspectJAutoProxy.getBoolean("proxyTargetClass")) {
                AopConfigUtils.forceAutoProxyCreatorToUseClassProxying(registry);
            }
            // 是否开启exposeProxy特性
            if (enableAspectJAutoProxy.getBoolean("exposeProxy")) {
                AopConfigUtils.forceAutoProxyCreatorToExposeProxy(registry);
            }
        }
    }
}

向容器注册AspectJAnnotationAutoProxyCreator

AopConfigUtils.registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(registry);

随后解析 @EnableAspectJAutoProxy注解上的元数据来决定是否开启上述我们讲到的proxyTargetClass和exposeProxy特性.
为了了解registerBeanDefinitions方法的执行链路和调用时机，我们使用IDE的debug来查看调用栈分析执行流程。

org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassBeanDefinitionReader#loadBeanDefinitionsForConfigurationClass(configClass.getImportBeanDefinitionRegistrars())

这行代码，从代码的语义上我们可以大致可以猜出来，这是解析当前配置类上是否存在通过@Import导入的实现了ImportBeanDefinitionRegistrar的类。

如何理解AOP中JDK代理实现的原理

最终会调用AopConfigUtils.registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary方法，注册一个AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator，该类属于AOP的核心类。

???? registerBeanDefinitions

执行AspectJAutoProxyRegistrar#registerBeanDefinitions方法。

AopConfigUtils.registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(registry);

@Nullable
public static BeanDefinition registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(
        BeanDefinitionRegistry registry, @Nullable Object source) {
    return      registerOrEscalateApcAsRequired(AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator.class, registry, source);
}

???? 查找切面

从上面的代码可以看出来AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator这个类作为实际操作者，查看该类的继承关系图。(省略一些不必要的类)。

如何理解AOP中JDK代理实现的原理

首先看第一个接口，BeanPostProcessor，这个接口作为顶层接口，肯定不会被外部直接调用，所以大概率是底下的几个具体实现类被调用，然后通过判断是不是InstantiationAwareBeanPostProcessor接口的类型，再执行相应逻辑，带着这个疑惑，来看源码。

???? AbstractAutoProxyCreator

AbstractAutoProxyCreator通过postProcessAfterInitialization实现AOP功能。

   // 在实例化之后进行操作容器对象
    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String 
		beanName) throws BeansException {
        if (bean != null) {
            Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
            if (!this.earlyProxyReferences.contains(cacheKey)) {
                return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
            }
        }
        return bean;
    }

	protected Object wrapIfNecessary(Object bean, String beanName, Object 
		cacheKey) {
    // beanName不为空，并且存在于targetSourcedBeans中，也就是自定义的
	// TargetSource被解析过了
    if (StringUtils.hasLength(beanName) && 
		this.targetSourcedBeans.contains(beanName)) {
        return bean;
    }
    // 如果Bean为advisedBeans，也不需要被代理
    if (Boolean.FALSE.equals(this.advisedBeans.get(cacheKey))) {
        return bean;
    }
    // isInfrastructureClass和shouldSkip的作用:
    // 识别切面类，加载切面类成advisors
    // 为什么又执行一次是因为存在循环依赖的情况下无法加载advisor
    if (isInfrastructureClass(bean.getClass()) || shouldSkip(bean.getClass(), 
		beanName)) {
        this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
        return bean;
    }

    // Create proxy if we have advice.
    // 返回匹配当前Bean的所有Advice、Advisor、Interceptor
    Object[] specificInterceptors = getAdvicesAndAdvisorsForBean(bean.getClass(), 
		beanName, null);
    if (specificInterceptors != DO_NOT_PROXY) {
        this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.TRUE);
        // 创建Bean对应的代理，SingletonTargetSource用于封装实现类的信息
        Object proxy = createProxy(
                bean.getClass(), beanName, specificInterceptors, new 
				SingletonTargetSource(bean));
        this.proxyTypes.put(cacheKey, proxy.getClass());
        return proxy;
    }
    // 下次代理不需要重复生成了
    this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
    return bean;
}

判断缓存中是否存在当前Bean或者是当前Bean已经被代理过了，那么直接返回bean.
尝试再次加载advisor，避免由于循环依赖导致advisor加载不完整.
获取当前bean符合的advisor数组.
创建代理类.

本文来分析getAdvicesAndAdvisorsForBean方法是如何在所有的advisors中找到匹配的advisor的.

???? AbstractAdvisorAutoProxyCreator

    @Override
    @Nullable
    protected Object[] getAdvicesAndAdvisorsForBean(
            Class beanClass, String beanName, @Nullable TargetSource 
			targetSource) {
        List advisors = findEligibleAdvisors(beanClass, beanName);
        if (advisors.isEmpty()) {
            return DO_NOT_PROXY;
        }
        return advisors.toArray();
    }
	//这里调用了findEligibleAdvisors来寻找合适的advisors，如果返回的集合为空，那么    // 最后返回null.
   // 如果返回了advisors，将其数组化返回.

    protected List findEligibleAdvisors(Class beanClass, String 
			beanName) {
        //BeanFactory 中所有 Advisor 的实现
        List candidateAdvisors = findCandidateAdvisors();
        // 有资格的 Advisor
        List eligibleAdvisors = findAdvisorsThatCanApply(candidateAdvisors, 
		beanClass, beanName);
        extendAdvisors(eligibleAdvisors);
        if (!eligibleAdvisors.isEmpty()) {
            eligibleAdvisors = sortAdvisors(eligibleAdvisors);
        }
        return eligibleAdvisors;
    }
	
//首先获取之前解析过的advisors列表-candidateAdvisors,这里是所有的切面类解析成的advisors.
//在candidateAdvisors中找到当前Bean匹配的advisor-findAdvisorsThatCanApply.
//将获取到的eligibleAdvisors进行排序.

    protected List findCandidateAdvisors() {
        Assert.state(this.advisorRetrievalHelper != null, "No 
					 BeanFactoryAdvisorRetrievalHelper available");
        return this.advisorRetrievalHelper.findAdvisorBeans();
    }

    protected List findAdvisorsThatCanApply(
            List candidateAdvisors, Class beanClass, String beanName) {
        	ProxyCreationContext.setCurrentProxiedBeanName(beanName);
			try {
				return AopUtils.findAdvisorsThatCanApply(candidateAdvisors, beanClass);
			}
			finally {
				ProxyCreationContext.setCurrentProxiedBeanName(null);
			}
    }
	
	public static List findAdvisorsThatCanApply(List 	candidateAdvisors, Class clazz) {
    if (candidateAdvisors.isEmpty()) {
        return candidateAdvisors;
    }
    // 存储最终匹配的Advisor集合
    List eligibleAdvisors = new ArrayList<>();
    for (Advisor candidate : candidateAdvisors) {
        // 当前advisor对象是否实现了IntroductionAdvisor接口
        if (candidate instanceof IntroductionAdvisor && canApply(candidate, clazz)) {
            eligibleAdvisors.add(candidate);
        }
    }
    boolean hasIntroductions = !eligibleAdvisors.isEmpty();
    for (Advisor candidate : candidateAdvisors) {
        if (candidate instanceof IntroductionAdvisor) {
            // already processed
            continue;
        }
        // canApply->判断当前的advisor的pointcut表达式是否匹配当前class
        if (canApply(candidate, clazz, hasIntroductions)) {
            eligibleAdvisors.add(candidate);
        }
    }
    return eligibleAdvisors;
}
	
	//最终是调用了AopUtils.findAdvisorsThatCanApply来筛选匹配Bean的Advisors.

???? 关于createProxy

ProxyFactory 对象中有要代理的bean和这个Bean上的advisor

Bean使用哪种代理

当Bean实现接口时，Spring就会用JDK的动态代理。当Bean没有实现接口时，Spring会自动使用CGlib实现，但是前提是项目中导入了CGlib的相关依赖，否则Spring只能使用JDK来代理那些没有实现接口的类，这样生成的代理类会报错。 AopProxy有两个实现类JdkDynamicAopProxy和CglibAopProxy。都是构造 ReflectiveMethodInvocation.proceed()。

JdkDynamicAopProxy

invocation = new ReflectiveMethodInvocation(proxy, target, method, args, targetClass, chain);
retVal = invocation.proceed();

CglibAopProxy

// CglibMethodInvocation 继承于 ReflectiveMethodInvocation
retVal = new CglibMethodInvocation(proxy, target, method, args, targetClass, chain, methodProxy).proceed();

ReflectiveMethodInvocation.proceed()

public Object proceed() throws Throwable {
    // 当所有拦截器都执行后，调用目标类的目标方法
    if (this.currentInterceptorIndex == this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers.size() - 1) {
        return invokeJoinpoint();
    }

    Object interceptorOrInterceptionAdvice =
            this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers.get(++this.currentInterceptorIndex);
    if (interceptorOrInterceptionAdvice instanceof InterceptorAndDynamicMethodMatcher) {
        // 动态拦截器
        InterceptorAndDynamicMethodMatcher dm =
                (InterceptorAndDynamicMethodMatcher) interceptorOrInterceptionAdvice;
        if (dm.methodMatcher.matches(this.method, this.targetClass, this.arguments)) {
            return dm.interceptor.invoke(this);
        }
        else {
            // Dynamic matching failed.
            // Skip this interceptor and invoke the next in the chain.
            return proceed();
        }
    }
    else {
        // MethodInterceptor的实现类在处理完自己的逻辑后，还是会调用procee(),传入this就是为了达到这个目的
        return ((MethodInterceptor) interceptorOrInterceptionAdvice).invoke(this);
    }
}

Advisor

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Advice

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Joinpoint

如何理解AOP中JDK代理实现的原理

????AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator

Spring用来处理应用上下文中被@AspectJ注解标记的类的。继续进入registerOrEscalateApcAsRequired方法中看看注册流程.

org.springframework.aop.config.AopConfigUtils#registerOrEscalateApcAsRequired
private static BeanDefinition registerOrEscalateApcAsRequired(
        Class cls, BeanDefinitionRegistry registry, @Nullable Object source) {
    Assert.notNull(registry, "BeanDefinitionRegistry must not be null");
    // 当前容器是否包含 org.springframework.aop.config.internalAutoProxyCreator
    if (registry.containsBeanDefinition(AUTO_PROXY_CREATOR_BEAN_NAME)) {
        BeanDefinition apcDefinition = 
			registry.getBeanDefinition(AUTO_PROXY_CREATOR_BEAN_NAME);
        if (!cls.getName().equals(apcDefinition.getBeanClassName())) {
            int currentPriority = findPriorityForClass(apcDefinition.getBeanClassName());
            int requiredPriority = findPriorityForClass(cls);
            if (currentPriority < requiredPriority) {
                apcDefinition.setBeanClassName(cls.getName());
            }
        }
        return null;
    }
	
    // 将传入的class包装成BeanDefinition，然后注册到容器中，并讲其order的执行顺序
	//调整为最优。
    // 在aop中，这里会注册AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator.class这个类
    RootBeanDefinition beanDefinition = new RootBeanDefinition(cls);
    beanDefinition.setSource(source);
    beanDefinition.getPropertyValues().add("order", 
										  Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE);
    beanDefinition.setRole(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE);
    registry.registerBeanDefinition(AUTO_PROXY_CREATOR_BEAN_NAME,     
									beanDefinition);
    return beanDefinition;
}

首先查看当前容器中是否包含

org.springframework.aop.config.internalAutoProxyCreator的BeanDefiniton.

如果没有，将传入的class(在此处传入了AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator.class)包装成RootBeanDefinition，然后注册到容器中.
设置proxyTargetClass与exposeProxy

我们看一下如何设置proxyTargetClass即可,大体上设置proxyTargetClass与exposeProxy的逻辑都是相通的.

// 如果@EnableAspectJAutoProxy上存在标签内容
if (enableAspectJAutoProxy != null) {
    // 如果proxyTargetClass为true，则强制指定AutoProxyCreator使用CGLIB进行代理
    if (enableAspectJAutoProxy.getBoolean("proxyTargetClass")) {
        AopConfigUtils.forceAutoProxyCreatorToUseClassProxying(registry);
    }
    // 是否开启exposeProxy特性
    if (enableAspectJAutoProxy.getBoolean("exposeProxy")) {
        AopConfigUtils.forceAutoProxyCreatorToExposeProxy(registry);
    }
}

进入AopConfigUtils.forceAutoProxyCreatorToUseClassProxying(registry);

AopConfigUtils#forceAutoProxyCreatorToUseClassProxying
public static void forceAutoProxyCreatorToUseClassProxying(BeanDefinitionRegistry registry) {  
    // 如果容器中包含 org.springframework.aop.config.internalAutoProxyCreator
    if (registry.containsBeanDefinition(AUTO_PROXY_CREATOR_BEAN_NAME)) {  
        // 取出 org.springframework.aop.config.internalAutoProxyCreator的BeanDefinition
        BeanDefinition definition =     
		 registry.getBeanDefinition(AUTO_PROXY_CREATOR_BEAN_NAME);  
        // 设置proxyTargetClass为true
        definition.getPropertyValues().add("proxyTargetClass", Boolean.TRUE);
    }
}

如容器中包含名org.springframework.aop.config.internalAutoProxyCreator，那么取出该BeanDefinition，设置proxyTargetClass为true。
Spring为了兼容不同的BeanDefinition持有不同的属性值，将它们都抽象成了MutablePropertyValues，definition.getPropertyValues().add("proxyTargetClass", Boolean.TRUE)，就跟我们平时JavaBean中的set方法是一样的.

简单理解 @Import和ImportBeanDefinitionRegistrar，下面我们通过两个用例来理解@Import和ImportBeanDefinitionRegistrar

通过@Import导入类让Spring进行管理

public class NeedImportBean {
    public void doSomething(){
        Logger.getGlobal().info("Through @Import registry to a bean ");
    }
}

在启动类中将NeedImportBean导入

/**
 * @author jaymin
 * 2020/11/30 20:13
 */
@Configuration
@ComponentScan(value = "com.xjm")
@Import(NeedImportBean.class)
@EnableAspectJAutoProxy
public class ApplicationConfig {
    public static AnnotationConfigApplicationContext getApplicationContext() {
        return new AnnotationConfigApplicationContext(ApplicationConfig.class);
    }
}

//对NeedImportBean做getBean

public class BeanFactoryDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        AnnotationConfigApplicationContext applicationContext = 
				ApplicationConfig.getApplicationContext();
               NeedImportBean needImportBean = 
			   applicationContext.getBean(NeedImportBean.class);
    }
}

???? 实现ImportBeanDefinitionRegistrar

NeedImportBean实现ImportBeanDefinitionRegistrar接口，然后验证两个点:

是否会回调registerBeanDefinitions方法。
通过getBean是否能获取NeedImportBean

public class NeedImportBean implements ImportBeanDefinitionRegistrar{

    @Override
    public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata importingClassMetadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
        Logger.getGlobal().info("Through implements ImportBeanDefinitionRegistrar and @Import to callback me.");
    }

    public void doSomething(){
        Logger.getGlobal().info("Through @Import registry to a bean ");
    }

}

refresh中激活后置处理器ConfigurationClassPostProcessor加载@Configuration上的元数据

???? refresh

首先容器会加载refresh方法。

如何理解AOP中JDK代理实现的原理

执行invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory)；激活工厂级别的后置处理器。
由于启动类都是被 @Configuration标记的，Spring会使用ConfigurationClassPostProcessor来解析被 @Configuration的类。
使用ConfigurationClassBeanDefinitionReader来加载配置类解析成BeanDefinition。

如何理解AOP中JDK代理实现的原理

到此，相信大家对“如何理解AOP中JDK代理实现的原理”有了更深的了解，不妨来实际操作一番吧！这里是创新互联网站，更多相关内容可以进入相关频道进行查询，关注我们，继续学习！

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如何理解AOP中JDK代理实现的原理

???? 动态代理

???? 基于JDK原生的动态代理.

???? 基于CGLIB的动态代理.

???? 前提小结

???? Spring的AOP实现原理

???? @EnableAspectJAutoProxy

???? 实现方案

???? proxyTargetClass

???? exposeProxy

???? AspectJAutoProxyRegistrar

???? ImportBeanDefinitionRegistrar

???? AspectJAutoProxyRegistrar源码分析

???? 查找切面

???? AbstractAutoProxyCreator

???? AbstractAdvisorAutoProxyCreator

???? 关于createProxy

????AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator

???? 实现ImportBeanDefinitionRegistrar

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