Spring AOP的实现机制

桃扇骨 2022-02-17 12:14 176阅读 0赞

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AOP（Aspect Orient Programming），一般称为面向切面编程，作为面向对象的一种补充，用于处理系统中分布于各个模块的横切关注点，比如事务管理，日志，缓存等等.AOP [实现的][Link 1]关键在于AOP框架自动创建的AOP代理，AOP代理主要分为静态代理和动态代理，静态代理的代表为AspectJ;而动态代理则以Spring AOP为代表。静态代理是编译期实现，动态代理是运行期实现，可想而知前者拥有更好的性能。

**本文主要介绍Spring AOP的两种代理实现机制，JDK动态代理和CGLIB动态代理。**

静态代理是编译阶段生成AOP代理类，也就是说生成的字节码就织入了增强后的AOP对象;动态代理则不会修改字节码，而是在内存中临时生成一个AOP对象，这个AOP对象包含了目标对象的全部方法，并且在特定的切点做了增强处理，并回调原对象的方法。

Spring AOP中的动态代理主要有两种方式，[JDK动态代理][JDK]和CGLIB动态代理.JDK动态代理通过反射来接收被代理的类，并且要求被代理的类必须实现一个接口.JDK动态代理的核心是InvocationHandler接口和代理类。

如果目标类没有实现接口，那么Spring AOP会选择使用CGLIB来动态代理目标类.CGLIB（代码生成库），是一个代码生成的类库，可以在运行时动态的生成某个类的子类，注意，CGLIB是通过继承的方式做的动态代理，因此如果某个类被标记为最终的，那么它是无法使用CGLIB做动态代理的，诸如私人的方法也是不可以作为切面的。

我们分别通过实例来研究AOP的具体实现。

### 直接使用Spring AOP ###

首先定义需要切入的接口和实现。为了简单起见，定义一个口述接口和一个具体的实现类，只有两个方法的sayHi（）和sayBye（）。

public interface Speakable {     void sayHi();     void sayBye(); }

@Service public class PersonSpring implements Speakable {     @Override     public void sayHi() {         try {             Thread.currentThread().sleep(30);         } catch (Exception e) {             throw new RuntimeException(e);         }         System.out.println("Hi!!");     }     @Override     public void sayBye() {         try {             Thread.currentThread().sleep(10);         } catch (Exception e) {             throw new RuntimeException(e);         }         System.out.println("Bye!!");     } }

接下来我们希望实现一个记录的sayHi（）和sayBye（）执行时间的功能。

定义一个MethodMonitor类用来记录方法执行时间

public class MethodMonitor {     private long start;     private String method;     public MethodMonitor(String method) {         this.method = method;         System.out.println("begin monitor..");         this.start = System.currentTimeMillis();     }     public void log() {         long elapsedTime = System.currentTimeMillis() - start;         System.out.println("end monitor..");         System.out.println("Method: " + method + ", execution time: " + elapsedTime + " milliseconds.");     } }

光有这个类还是不够的，希望有个静态方法用起来更顺手，像这样

MonitorSession.begin(); doWork(); MonitorSession.end();

说干就干，定义一个MonitorSession

public class MonitorSession {     private static ThreadLocal<MethodMonitor> monitorThreadLocal = new ThreadLocal<>();     public static void begin(String method) {         MethodMonitor logger = new MethodMonitor(method);         monitorThreadLocal.set(logger);     }     public static void end() {         MethodMonitor logger = monitorThreadLocal.get();         logger.log();     } }

万事具备，接下来只需要我们做好切面的编码，

@Aspect @Component public class MonitorAdvice {     @Pointcut("execution (* com.deanwangpro.aop.service.Speakable.*(..))")     public void pointcut() {     }     @Around("pointcut()")     public void around(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {         MonitorSession.begin(pjp.getSignature().getName());         pjp.proceed();         MonitorSession.end();     } }

如何使用？我用了spring boot，写一个启动函数吧。

@SpringBootApplication public class Application {     @Autowired     private Speakable personSpring;     public static void main(String[] args) {         SpringApplication.run(Application.class, args);     }     @Bean     public CommandLineRunner commandLineRunner(ApplicationContext ctx) {         return args -> {             // spring aop             System.out.println("******** spring aop ******** ");             personSpring.sayHi();             personSpring.sayBye();             System.exit(0);         };     } }

运行后输出：

> jdk动态代理    
> 开始监控..   
> 嗨!!   
> 结束监视器。  
> 方法：sayHi，执行时间：32毫秒。  
> 开始监视..   
> 再见!!   
> 结束监视器。  
> 方法：sayBye，执行时间：22毫秒。

### JDK动态代理 ###

刚刚的例子其实内部实现机制就是[JDK动态代理][JDK 1]，因为人实现了一个接口。

为了不和第一个例子冲突，我们再定义一个人来实现Speakable，这个实现是不带Spring Annotation的，所以他不会被Spring托管。

public class PersonImpl implements Speakable {     @Override     public void sayHi() {         try {             Thread.currentThread().sleep(30);         } catch (Exception e) {             throw new RuntimeException(e);         }         System.out.println("Hi!!");     }     @Override     public void sayBye() {         try {             Thread.currentThread().sleep(10);         } catch (Exception e) {             throw new RuntimeException(e);         }         System.out.println("Bye!!");     } }

重头戏来了，我们需要利用的InvocationHandler实现一个代理，让它去包含人这个对象。那么再运行期实际上是执行这个代理的方法，然后代理再去执行真正的方法。所以我们得以在执行真正方法的前后做一些手脚.JDK代理动态的英文利用[反射实现][Link 2]，直接看代码。

public class DynamicProxy implements InvocationHandler {     private Object target;     public DynamicProxy(Object object) {         this.target = object;     }     @Override     public Object invoke(Object arg0, Method arg1, Object[] arg2)             throws Throwable {         MonitorSession.begin(arg1.getName());         Object obj = arg1.invoke(target, arg2);         MonitorSession.end();         return obj;     }     @SuppressWarnings("unchecked")     public <T> T getProxy() {         return (T) Proxy.newProxyInstance(                 target.getClass().getClassLoader(),                 target.getClass().getInterfaces(),                 this         );     } }

通过getProxy可以得到这个代理对象，调用就是具体的执行方法，可以看到我们在执行每个真正的方法前后都加了监视器。

我实现了一个工厂类来获取个人代理对象

public class PersonProxyFactory {     public static Speakable newJdkProxy() {             // 代理PersonImpl         DynamicProxy dynamicProxy = new DynamicProxy(new PersonImpl());         Speakable proxy = dynamicProxy.getProxy();         return proxy;     } }

具体使用

// jdk dynamic proxy System.out.println("******** jdk dynamic proxy ******** "); Speakable jdkProxy = PersonProxyFactory.newJdkProxy(); jdkProxy.sayHi(); jdkProxy.sayBye();

输出结果：

******** jdk dynamic proxy ********  begin monitor.. Hi!! end monitor.. Method: sayHi, execution time: 32 milliseconds. begin monitor.. Bye!! end monitor.. Method: sayBye, execution time: 22 milliseconds.

### CGLIB动态代理 ###

我们再新建一个人来，这次不实现任何接口。

public class Person {     public void sayHi() {         try {             Thread.currentThread().sleep(30);         } catch (Exception e) {             throw new RuntimeException(e);         }         System.out.println("Hi!!");     }     public void sayBye() {         try {             Thread.currentThread().sleep(10);         } catch (Exception e) {             throw new RuntimeException(e);         }         System.out.println("Bye!!");     } }

如果春季识别到所代理的类没有实现接口，那么就会使用CGLIB来创建动态代理，原理实际上成为所代理类的子类。

public class CGLibProxy implements MethodInterceptor {     private static CGLibProxy instance = new CGLibProxy();     private CGLibProxy() {     }     public static CGLibProxy getInstance() {         return instance;     }     private Enhancer enhancer = new Enhancer();     @SuppressWarnings("unchecked")     public  <T> T getProxy(Class<T> clazz) {         enhancer.setSuperclass(clazz);         enhancer.setCallback(this);         return (T) enhancer.create();     }     @Override     public Object intercept(Object arg0, Method arg1, Object[] arg2,                             MethodProxy arg3) throws Throwable {         MonitorSession.begin(arg1.getName());         Object obj = arg3.invokeSuper(arg0, arg2);         MonitorSession.end();         return obj;     } }

类似的通过getProxy可以得到这个代理对象，拦截就是具体的执行方法，可以看到我们在执行每个真正的方法前后都加了监视器。

在工厂类中增加获得个人代理类的方法，

public static Person newCglibProxy() {     CGLibProxy cglibProxy = CGLibProxy.getInstance();     Person proxy = cglibProxy.getProxy(Person.class);     return proxy; }

具体使用

// cglib dynamic proxy System.out.println("******** cglib proxy ******** "); Person cglibProxy = PersonProxyFactory.newCglibProxy(); cglibProxy.sayHi(); cglibProxy.sayBye();

输出结果：

> 开始监视..   
> 嗨!!   
> 结束监视器。  
> 方法：sayHi，执行时间：53毫秒。  
> 开始监视..   
> 再见!!   
> 结束监视器。  
> 方法：sayBye，执行时间：14毫秒。

### 小结 ###

对比[JDK代理动态][JDK 2]状语从句：CGLIB代理，在实际使用中发现CGLIB在创建代理对象时所花费的时间却比JDK动态代理要长，实测数据

Method: newJdkProxy, execution time: 5 milliseconds. Method: newCglibProxy, execution time: 18 milliseconds.

所以CGLIB更适合代理不需要频繁实例化的类。

在具体方法执行效率方面，理应是不通过反射的CGLIB更快一些，然后测试结果并非如此，还需要高手指教。

> JDK   
> 方法：sayHi，执行时间：32毫秒。  
> CGLib   
> 方法：sayHi，执行时间：53毫秒。

文中代码：HTTPS：//github.com/deanwong/aop-study

***扩展阅读***

[Spring aop的实现原理][Link 1]

[面试问烂的Spring AOP原理，SpringMVC过程][Spring AOP_SpringMVC]

[面试被问烂的Spring IOC（求求你别再问了）][Spring IOC]

[SpringBoot几种定时任务的实现方式][SpringBoot]

[Redis的实现的分布式锁和分布式限流][Redis]

来源：http://www.importnew.com/28342.html

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[Link 1]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5NTAzNjM0Mw==&mid=2247486104&idx=1&sn=027ed1a1a7b17498aea171faecf85e6a&chksm=fe795b40c90ed256678b7e7daf69a5d2a1a17a73946c52a9375933d78d3db59d747a60715451&scene=21#wechat_redirect
[JDK]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5NTAzNjM0Mw==&mid=2247486158&idx=2&sn=ffa8e107159fcb47a44f090abc7ef7d3&chksm=fe795b16c90ed200340b810ccd89c7189b60915e8bef9ea2cce230a8b76afbc60bea1d2f6e67&scene=21#wechat_redirect
[JDK 1]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5NTAzNjM0Mw==&mid=2247485835&idx=2&sn=0b1851c53a83f116c2da7989b8455966&chksm=fe795853c90ed1450f483286af35f32bfadc473f498a2e3dfb8df6e16fc9ffae2f0b1dbb505d&scene=21#wechat_redirect
[Link 2]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5NTAzNjM0Mw==&mid=2247485538&idx=3&sn=7806a92a33465194a78ebf7cd1b318fe&chksm=fe7959bac90ed0acb63d1f534526c1cefe39a3f3d346f38aa63a37d07ae6eb3d4ee0460b73c9&scene=21#wechat_redirect
[JDK 2]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5NTAzNjM0Mw==&mid=2247484447&idx=2&sn=d791230b82283d51e77834243b39bf43&chksm=fe7955c7c90edcd15a5fb43a9f9a30fdbf26ea0e1345f90aa51c304204ba6b397be8b9320adb&scene=21#wechat_redirect
[Spring AOP_SpringMVC]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5NTAzNjM0Mw==&mid=2247485691&idx=1&sn=f1bdc6f57bba66ea07b2831ef1808642&chksm=fe795923c90ed035f07517aa77f4ef169db7f891bd8cc6e7d9cf33e27b2bfb4df50cd23beae2&scene=21#wechat_redirect
[Spring IOC]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5NTAzNjM0Mw==&mid=2247485702&idx=1&sn=f79703e3e512d135698b10803b5cc9a2&chksm=fe7958dec90ed1c896c3e68c32881c8a292aec4f052c3cc393b8afe85152308c81d7e7d1a602&scene=21#wechat_redirect
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