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[Java知识库]一文吃透spring aop底层原理

一文吃透spring aop底层原理

前言
回顾ioc容器初始化过程
从@EnableAspectJAutoProxy看起
AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator 上下继承关系如下
aop创建对象原理
- beanpostProcessor 工作原理
调用方法

前言

看这一遍默认你对spring aop使用非常了解,对动态代理也有一定的了解,如果确实不是很了解请看下面的几篇使用相关的文档
spring 学习之四（spring的注入方式（xml和annotation））

spring学习之五（spring aop编程）

回顾ioc容器初始化过程

在这里插入图片描述
aop其实就是对我们目前的方法进行增强,根据我们以前的知识储备知道 AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator这个类是aop实现的一个比较核心的一个类,这个类也是一个BeanPostProcessor类,这样根据我们对ioc容器初始化就比较容易理解了,
1.在beanBactory初始化过程中将BeanPoster注册到BeanDefinitionMap中
2. Bean在初始化时进行对bean增强, 也就是在init方法前后进行操作

从@EnableAspectJAutoProxy看起

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Import(AspectJAutoProxyRegistrar.class)
public @interface EnableAspectJAutoProxy {

	/**
	 * Indicate whether subclass-based (CGLIB) proxies are to be created as opposed
	 * to standard Java interface-based proxies. The default is {@code false}.
	 */
	boolean proxyTargetClass() default false;

	/**
	 * Indicate that the proxy should be exposed by the AOP framework as a {@code ThreadLocal}
	 * for retrieval via the {@link org.springframework.aop.framework.AopContext} class.
	 * Off by default, i.e. no guarantees that {@code AopContext} access will work.
	 * @since 4.3.1
	 */
	boolean exposeProxy() default false;

}

@Import(AspectJAutoProxyRegistrar.class) 这个我们知道导入了一个注册类AspectJAutoProxyRegistrar组件

@Import 注解源码参考

class AspectJAutoProxyRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar {

	/**
	 * Register, escalate, and configure the AspectJ auto proxy creator based on the value
	 * of the @{@link EnableAspectJAutoProxy#proxyTargetClass()} attribute on the importing
	 * {@code @Configuration} class.
	 */
	@Override
	public void registerBeanDefinitions(
			AnnotationMetadata importingClassMetadata, BeanDefinitionRegistry registry) {

		AopConfigUtils.registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(registry);

		AnnotationAttributes enableAspectJAutoProxy =
				AnnotationConfigUtils.attributesFor(importingClassMetadata, EnableAspectJAutoProxy.class);
		if (enableAspectJAutoProxy != null) {
			if (enableAspectJAutoProxy.getBoolean("proxyTargetClass")) {
				AopConfigUtils.forceAutoProxyCreatorToUseClassProxying(registry);
			}
			if (enableAspectJAutoProxy.getBoolean("exposeProxy")) {
				AopConfigUtils.forceAutoProxyCreatorToExposeProxy(registry);
			}
		}
	}

}

这个方法就是处理我们在使用@EnableAspectJAutoProxy 中的两个属性( exposeProxy proxyTargetClass),默认两个都为false 先不深入了解这个了

@Nullable
	public static BeanDefinition registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(
			BeanDefinitionRegistry registry, @Nullable Object source) {

		return registerOrEscalateApcAsRequired(AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator.class, registry, source);
	}

此时将AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator 注册到beandefinitionmap中

@Nullable
	private static BeanDefinition registerOrEscalateApcAsRequired(
			Class<?> cls, BeanDefinitionRegistry registry, @Nullable Object source) {

		Assert.notNull(registry, "BeanDefinitionRegistry must not be null");

		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;
		}

		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;
	}

IOC容器中注入了一个internalAutoProxyCreator=AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator的beandefintion，到此可以得出结论，@EnableAspectJAutoProxy给容器中注册一个AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator。

AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator 上下继承关系如下

我们从下图可以知道继承接口BeanFactoryAware 和BeanPostProcessor接口因此我们可以知道在bean初始化时回出发
在这里插入图片描述
　在此需要关注两点内容：

1）关注后置处理器SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor（在bean初始化完成前后做事情）

2）关注自动装配BeanFactory。

通过代码查看，发现父类AbstractAutoProxyCreator中有后置处理器的内容；AbstactAdvisorAutoProxyCreator类中重写了其父类AbstractAutoProxyCreator中setBeanFactory()方法，在AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator类中initBeanFactory()方法完成了自动装配BeanFactory。分别在这两处关注点打断点来查看其流程：
我们知道AbstactAdvisorAutoProxyCreator 初始化时的一个大致过程如下:

在这里插入图片描述

setBeanFactory方法和BeanPostProcessorsBeforeInitialization BeanPostProcessorsAfterInitialization 顺序如下图
在这里插入图片描述
源码逻辑:

protected Object initializeBean(String beanName, Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {
		if (System.getSecurityManager() != null) {
			AccessController.doPrivileged((PrivilegedAction<Object>) () -> {
				invokeAwareMethods(beanName, bean);
				return null;
			}, getAccessControlContext());
		}
		else { // 执行aware 中的方法
			invokeAwareMethods(beanName, bean);
		}

		Object wrappedBean = bean;
		if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
			//BeanPostProcessor Before方法
			wrappedBean = applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization(wrappedBean, beanName);
		}

		try {
			// init 方法 @PostConstruct init指定方法 InitializingBean等方式
			invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);
		}
		catch (Throwable ex) {
			throw new BeanCreationException(
					(mbd != null ? mbd.getResourceDescription() : null),
					beanName, "Invocation of init method failed", ex);
		}
		if (mbd == null || !mbd.isSynthetic()) {
			//beanPostProcessor after方法
			wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);
		}

		return wrappedBean;
	}

invokeAwareMethods

该方法比较简单:

org.springframework.aop.framework.autoproxy.AbstractAdvisorAutoProxyCreator#setBeanFactory
@Override
	public void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory) {
		super.setBeanFactory(beanFactory);
		if (!(beanFactory instanceof ConfigurableListableBeanFactory)) {
			throw new IllegalArgumentException(
					"AdvisorAutoProxyCreator requires a ConfigurableListableBeanFactory: " + beanFactory);
		}
		initBeanFactory((ConfigurableListableBeanFactory) beanFactory);
	}
	protected void initBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
		this.advisorRetrievalHelper = new BeanFactoryAdvisorRetrievalHelperAdapter(beanFactory);
	}
	子类重写了initBeanFactory方法
@Override
	protected void initBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
		super.initBeanFactory(beanFactory);
		if (this.aspectJAdvisorFactory == null) {
			this.aspectJAdvisorFactory = new ReflectiveAspectJAdvisorFactory(beanFactory);
		}
		this.aspectJAdvisorsBuilder =
				new BeanFactoryAspectJAdvisorsBuilderAdapter(beanFactory, this.aspectJAdvisorFactory);
	}

applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization

我看的5.3.x版本的spring 开始没重写这个before方法

invokeInitMethods

实例化

applyBeanPostProcessorsAfterInitialization

此时看beanpostProcessor 工作原理

小结

1）、传入配置类，创建ioc容器
          2）、注册配置类，调用refresh（）刷新容器；
          3）、registerBeanPostProcessors(beanFactory);注册bean的后置处理器来方便拦截bean的创建；
              1）、先获取ioc容器已经定义了的需要创建对象的所有BeanPostProcessor
              2）、给容器中加别的BeanPostProcessor
              3）、优先注册实现了PriorityOrdered接口的BeanPostProcessor；
              4）、再给容器中注册实现了Ordered接口的BeanPostProcessor；
              5）、注册没实现优先级接口的BeanPostProcessor；
              6）、注册BeanPostProcessor，实际上就是创建BeanPostProcessor对象，保存在容器中；
                  创建internalAutoProxyCreator的BeanPostProcessor【AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator】
                  1）、创建Bean的实例
                  2）、populateBean；给bean的各种属性赋值
                  3）、initializeBean：初始化bean；
                          1）、invokeAwareMethods()：处理Aware接口的方法回调
                          2）、applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization()：应用后置处理器的postProcessBeforeInitialization（）
                          3）、invokeInitMethods()；执行自定义的初始化方法
                          4）、applyBeanPostProcessorsAfterInitialization()；执行后置处理器的postProcessAfterInitialization（）；
                  4）、BeanPostProcessor(AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator)创建成功；--》aspectJAdvisorsBuilder
              7）、把BeanPostProcessor注册到BeanFactory中；
                  beanFactory.addBeanPostProcessor(postProcessor);  =======以上是创建和注册AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator的过程========

aop创建对象原理

从上面我分析的逻辑和前置知识非常清楚,当我们自己编写的类填写@EnableAspectJAutoProxy或者通过其他方式开启aop都是在docreateBean方法中进行增强:

我们在这个方法入口打断点使用断点的方式进行跟踪分析:
org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#initializeBean(java.lang.String, java.lang.Object, org.springframework.beans.factory.support.RootBeanDefinition)

exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);

这个方法上面我都分析了aware相关的方法, before init after方法,由于自己的类非aware ,因此不会执行, before没有重写, 因此不重要下面直接after方法
在这里插入图片描述
进来的时候实体对象不是代理对象,我们继续往下看从哪里开始处理成的代理对象的

beanpostProcessor 工作原理

从上面分析我们可以知道Spring入住了AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator 一个BeanPostProcessor类,又知道改类没有重写before方法,因此after方法才是我们的重点:

重写 beanpostprocessor的after方法

org.springframework.aop.framework.autoproxy.AbstractAutoProxyCreator#postProcessAfterInitialization
@Override
	public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) {
		if (bean != null) {
			Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
			if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {
				return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
			}
		}
		return bean;
	}

在这里插入图片描述
这个地方是二级缓存中存在,删除进行创建对象,ps:二级缓存中存放的是只进行实例化,没有进行初始化的对象

postProcessAfterInitialization方法会对切面进行一次包装的处理。

protected Object wrapIfNecessary(Object bean, String beanName, Object cacheKey) {
		if (StringUtils.hasLength(beanName) && this.targetSourcedBeans.contains(beanName)) {
			return bean;
		}
		if (Boolean.FALSE.equals(this.advisedBeans.get(cacheKey))) {
			return bean;
		}
		if (isInfrastructureClass(bean.getClass()) || shouldSkip(bean.getClass(), beanName)) {
			this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
			return bean;
		}

		// Create proxy if we have advice.
		//获取我们配置的切面 根据切面进行动态代理
		Object[] specificInterceptors = getAdvicesAndAdvisorsForBean(bean.getClass(), beanName, null);
		if (specificInterceptors != DO_NOT_PROXY) {
			this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.TRUE);
			//创建代理对象
			Object proxy = createProxy(
					bean.getClass(), beanName, specificInterceptors, new SingletonTargetSource(bean));
			this.proxyTypes.put(cacheKey, proxy.getClass());
			return proxy;
		}

		this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
		return bean;
	}

下面进行创建代理对象
第一步:创建代理对象的ProxyFactory 工厂
第二步:使用工厂模式创建代理对象

protected Object createProxy(Class<?> beanClass, @Nullable String beanName,
			@Nullable Object[] specificInterceptors, TargetSource targetSource) {

		if (this.beanFactory instanceof ConfigurableListableBeanFactory) {
			AutoProxyUtils.exposeTargetClass((ConfigurableListableBeanFactory) this.beanFactory, beanName, beanClass);
		}

		ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();
		proxyFactory.copyFrom(this);

		if (proxyFactory.isProxyTargetClass()) {
			// Explicit handling of JDK proxy targets (for introduction advice scenarios)
			if (Proxy.isProxyClass(beanClass)) {
				// Must allow for introductions; can't just set interfaces to the proxy's interfaces only.
				for (Class<?> ifc : beanClass.getInterfaces()) {
					proxyFactory.addInterface(ifc);
				}
			}
		}
		else {
			// No proxyTargetClass flag enforced, let's apply our default checks...
			if (shouldProxyTargetClass(beanClass, beanName)) {
				proxyFactory.setProxyTargetClass(true);
			}
			else {
				evaluateProxyInterfaces(beanClass, proxyFactory);
			}
		}

		Advisor[] advisors = buildAdvisors(beanName, specificInterceptors);
		proxyFactory.addAdvisors(advisors);
		proxyFactory.setTargetSource(targetSource);
		customizeProxyFactory(proxyFactory);

		proxyFactory.setFrozen(this.freezeProxy);
		if (advisorsPreFiltered()) {
			proxyFactory.setPreFiltered(true);
		}

		// Use original ClassLoader if bean class not locally loaded in overriding class loader
		ClassLoader classLoader = getProxyClassLoader();
		if (classLoader instanceof SmartClassLoader && classLoader != beanClass.getClassLoader()) {
			classLoader = ((SmartClassLoader) classLoader).getOriginalClassLoader();
		}
		return proxyFactory.getProxy(classLoader);
	}

在这里插入图片描述
proxyFactory 工厂拿到了目标对象和定义的切点信息封装放到这个对象Advisor

我们细看创建代理对象的过程，发现在创建之前首先会根据切入点表达式对增强器进行一一匹配，最终拿到所有的增强器。
创建代理对象:
我们又知道spring创建代理对象有两种方式:jdk动态代理和cglib动态代理

public Object getProxy(@Nullable ClassLoader classLoader) {
		return createAopProxy().getProxy(classLoader);
	}

spring 是通过AdvisedSupport 类获取当前用户配置的方式,spring默认使用cglib动态代理

@Override
	public AopProxy createAopProxy(AdvisedSupport config) throws AopConfigException {
		if (!NativeDetector.inNativeImage() &&
				(config.isOptimize() || config.isProxyTargetClass() || hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(config))) {
			Class<?> targetClass = config.getTargetClass();
			if (targetClass == null) {
				throw new AopConfigException("TargetSource cannot determine target class: " +
						"Either an interface or a target is required for proxy creation.");
			}
			//如果目标类是接口或者代理类 使用jdk代理
			if (targetClass.isInterface() || Proxy.isProxyClass(targetClass)) {
				return new JdkDynamicAopProxy(config);
			}
			return new ObjenesisCglibAopProxy(config);
		}
		else {
			return new JdkDynamicAopProxy(config);
		}
	}

真正获取代理对象的地方cglib代理方式

org.springframework.aop.framework.CglibAopProxy#getProxy(java.lang.ClassLoader)
//根据目标对象获取一堆拦截器
//这就是给代理对象增强的核心代码
Callback[] callbacks = getCallbacks(rootClass);

Callback[] callbacks = getCallbacks(rootClass);
这个地方先混个眼熟,到调用方法时会使用这些拦截器
在这里插入图片描述

上面我们就把代理类生产了并且放到容器beanmap里面了
其中生产的过程自己断点看看吧这个地方我们只看了一个cglib方式生产,底层使用的asm 比较复杂,这里就不再赘述.

调用方法

获取该对象看看代理对象中包含很多拦截器因此先进拦截器中
在这里插入图片描述

这个时候拦截器就起作用了直接进入下面的方法

org.springframework.aop.framework.CglibAopProxy.DynamicAdvisedInterceptor#intercept
//获取可以应用到此方法上的Interceptor列表
				List<Object> chain = this.advised.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(method, targetClass);
				Object retVal;
				else {
					// We need to create a method invocation...
					retVal = new CglibMethodInvocation(proxy, target, method, args, targetClass, chain, methodProxy).proceed();
				}
				retVal = processReturnType(proxy, target, method, retVal);
				return retVal;

在这里插入图片描述

private static class CglibMethodInvocation extends ReflectiveMethodInvocation {
反射机制掉用proceed 走父类的
ReflectiveMethodInvocation
通过反射就可以在执行代码的前后进行增强了
这个地方自己不是很熟悉的可以自己看看反射和动态代理相关的知识