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Spring AOP 源码分析系列文章导读

1. 简介

前一段时间，我学习了 Spring IOC 容器方面的源码，并写了数篇文章对此进行讲解。在写完 Spring IOC 容器源码分析系列文章中的最后一篇后，没敢懈怠，趁热打铁，花了3天时间阅读了 AOP 方面的源码。开始以为 AOP 部分的源码也会比较复杂，所以原计划投入一周的时间用于阅读源码。但在我大致理清 AOP 源码逻辑后，发现没想的那么复杂，所以目前进度算是超前了。从今天（5.15）开始，我将对 AOP 部分的源码分析系列文章进行更新。包括本篇文章在内，本系列大概会有4篇文章，我将会在接下来一周时间内陆续进行更新。在本系列文章中，我将会分析 Spring AOP 是如何为 bean 筛选合适的通知器（Advisor），以及代理对象生成的过程。除此之外，还会对拦截器的调用过程进行分析。与前面的文章一样，本系列文章不会对 AOP 的 XML 配置解析过程进行分析。

下面来讲讲本篇文章的内容，在本篇文章中，我将会向大家介绍一下 AOP 的原理，以及 AOP 中的一些术语及其对应的源码。我觉得，大家在阅读 AOP 源码时，一定要弄懂这些术语和源码。不然，在阅读 AOP 源码的过程中，可能会有点晕。好了，其他的就不多说了，下面进入正题吧。

2. AOP 原理

关于 AOP 的原理，想必大家都知道了。无非是通过代理模式为目标对象生产代理对象，并将横切逻辑插入到目标方法执行的前后。这样一说，本章确实没什么好说的了，毕竟原理就是这么简单。不过原理归原理，在具体的实现上，很多事情并没想象的那么简单。比如，我们需要确定是否应该为某个 bean 生成代理，如果应该的话，还要进一步确定将横切逻辑插入到哪些方法上。说到横切逻辑，这里简单介绍一下。横切逻辑其实就是通知（Advice），Spring 提供了5种通知，Spring 需要为每种通知提供相应的实现类。除了以上说的这些，在具体的实现过程中，还要考虑如何将 AOP 和 IOC 整合在一起，毕竟 IOC 是 Spring 框架的根基。除此之外，还有其他一些需要考虑的地方，这里就不一一列举了。总之 AOP 原理说起来容易，但做起来却不简单，尤其是实现一个业界认可的，久经考验的框架。所以，在随后的文章中，让我们带着对代码的敬畏之心，去学习 Spring AOP 模块的源码吧。

3. AOP 术语及相应的实现

本章我来向大家介绍一下 AOP 中的一些术语，并会把这些术语对应的代码也贴出来。在介绍这些术语之前，我们先来了解一下 AOP 吧。AOP 全称是 Aspect Oriented Programming，即面向切面的编程，AOP 是一种开发理念。通过 AOP，我们可以把一些非业务逻辑的代码，比如安全检查，监控等代码从业务方法中抽取出来，以非侵入的方式与原方法进行协同。这样可以使原方法更专注于业务逻辑，代码结构会更加清晰，便于维护。

这里特别说明一下，AOP 并非是 Spring 独创，AOP 有自己的标准，也有机构在维护这个标准。Spring AOP 目前也遵循相关标准，所以别认为 AOP 是 Spring 独创的。

3.1 连接点 - Joinpoint

连接点是指程序执行过程中的一些点，比如方法调用，异常处理等。在 Spring AOP 中，仅支持方法级别的连接点。上面是比较官方的说明，下面举个例子说明一下。现在我们有一个用户服务 UserService 接口，该接口定义如下：

public interface UserService {
    void save(User user);
    void update(User user);
    void delete(String userId);
    User findOne(String userId);
    List<User> findAll();
    boolean exists(String userId);
}

该接口的实现类是 UserServiceImpl，假设该类的方法调用如下：

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如上所示，每个方法调用都是一个连接点。接下来，我们来看看连接点的定义：

public interface Joinpoint {

    /** 用于执行拦截器链中的下一个拦截器逻辑 */
    Object proceed() throws Throwable;

    Object getThis();

    AccessibleObject getStaticPart();

}

这个 Joinpoint 接口中，proceed 方法是核心，该方法用于执行拦截器逻辑。关于拦截器这里简单说一下吧，以 前置通知拦截器 为例。在执行目标方法前，该拦截器首先会执行前置通知逻辑，如果拦截器链中还有其他的拦截器，则继续调用下一个拦截器逻辑。直到拦截器链中没有其他的拦截器后，再去调用目标方法。关于拦截器这里先说这么多，在后续文章中，我会进行更为详细的说明。

上面说到一个方法调用就是一个连接点，那下面我们不妨看一下 方法调用 这个接口的定义。如下：

public interface Invocation extends Joinpoint {
    Object[] getArguments();
}

public interface MethodInvocation extends Invocation {
    Method getMethod();
}

如上所示，方法调用接口 MethodInvocation 继承自 Invocation，Invocation 接口又继承自 Joinpoint。看了上面的代码，我想大家现在对连接点应该有更多的一些认识了。接下面，我们来继续看一下 Joinpoint 接口的一个实现类 ReflectiveMethodInvocation。当然不是看源码，而是看它的继承体系图。如下：

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关于连接点的相关知识，我们先了解到这里。有了这些连接点，接下来要做的事情是对我们感兴趣连接点进行一些横切操作。在操作之前，我们首先要把我们所感兴趣的连接点选中，怎么选中的呢？这就是切点 Pointcut 要做的事情了，继续往下看。

3.2 切点 - Pointcut

刚刚说到切点是用于选择连接点的，那么应该怎么选呢？在回答这个问题前，我们不妨先去看看 Pointcut 接口的定义。如下：

public interface Pointcut {

    /** 返回一个类型过滤器 */
    ClassFilter getClassFilter();

    /** 返回一个方法匹配器 */
    MethodMatcher getMethodMatcher();

    Pointcut TRUE = TruePointcut.INSTANCE;
}

Pointcut 接口中定义了两个接口，分别用于返回类型过滤器和方法匹配器。下面我们再来看一下类型过滤器和方法匹配器接口的定义：

public interface ClassFilter {
    boolean matches(Class<?> clazz);
    ClassFilter TRUE = TrueClassFilter.INSTANCE;

}

public interface MethodMatcher {
    boolean matches(Method method, Class<?> targetClass);
    boolean matches(Method method, Class<?> targetClass, Object... args);
    boolean isRuntime();
    MethodMatcher TRUE = TrueMethodMatcher.INSTANCE;
}

上面的两个接口均定义了 matches 方法，用户只要实现了 matches 方法，即可对连接点进行选择。在日常使用中，大家通常是用 AspectJ 表达式对连接点进行选择。Spring 中提供了一个 AspectJ 表达式切点类 - AspectJExpressionPointcut，下面我们来看一下这个类的继承体系图：

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如上所示，这个类最终实现了 Pointcut、ClassFilter 和 MethodMatcher 接口，因此该类具备了通过 AspectJ 表达式对连接点进行选择的能力。那下面我们不妨写一个表达式对上一节的连接点进行选择，比如下面这个表达式：

execution(* *.find*(..))

该表达式用于选择以 find 的开头的方法，选择结果如下：

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通过上面的表达式，我们可以就可以选中 findOne 和 findAll 两个方法了。那选中方法之后呢？当然是要搞点事情。so，接下来 通知(Advice) 就该上场了。

3.3 通知 - Advice

通知 Advice 即我们定义的横切逻辑，比如我们可以定义一个用于监控方法性能的通知，也可以定义一个安全检查的通知等。如果说切点解决了通知在哪里调用的问题，那么现在还需要考虑了一个问题，即通知在何时被调用？是在目标方法前被调用，还是在目标方法返回后被调用，还在两者兼备呢？Spring 帮我们解答了这个问题，Spring 中定义了以下几种通知类型：

前置通知（Before advice）- 在目标方便调用前执行通知
后置通知（After advice）- 在目标方法完成后执行通知
返回通知（After returning advice）- 在目标方法执行成功后，调用通知
异常通知（After throwing advice）- 在目标方法抛出异常后，执行通知
环绕通知（Around advice）- 在目标方法调用前后均可执行自定义逻辑

上面是对通知的一些介绍，下面我们来看一下通知的源码吧。如下：

public interface Advice {

}

如上，通知接口里好像什么都没定义。不过别慌，我们再去到它的子类接口中一探究竟。

/** BeforeAdvice */
public interface BeforeAdvice extends Advice {

}

public interface MethodBeforeAdvice extends BeforeAdvice {

    void before(Method method, Object[] args, Object target) throws Throwable;
}

/** AfterAdvice */
public interface AfterAdvice extends Advice {

}

public interface AfterReturningAdvice extends AfterAdvice {

    void afterReturning(Object returnValue, Method method, Object[] args, Object target) throws Throwable;
}

从上面的代码中可以看出，Advice 接口的子类接口里还是定义了一些东西的。下面我们再来看看 Advice 接口的具体实现类 AspectJMethodBeforeAdvice 的继承体系图，如下：

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现在我们有了切点 Pointcut 和通知 Advice，由于这两个模块目前还是分离的，我们需要把它们整合在一起。这样切点就可以为通知进行导航，然后由通知逻辑实施精确打击。那怎么整合两个模块呢？答案是， 切面 。好的，是时候来介绍切面 Aspect 这个概念了。

3.4 切面 - Aspect

切面 Aspect 整合了切点和通知两个模块，切点解决了 where 问题，通知解决了 when 和 how 问题。切面把两者整合起来，就可以解决对什么方法（where）在何时（when - 前置还是后置，或者环绕）执行什么样的横切逻辑（how）的三连发问题。在 AOP 中，切面只是一个概念，并没有一个具体的接口或类与此对应。不过 Spring 中倒是有一个接口的用途和切面很像，我们不妨了解一下，这个接口就是切点通知器 PointcutAdvisor。我们先来看看这个接口的定义，如下：

public interface Advisor {

    Advice getAdvice();
    boolean isPerInstance();
}

public interface PointcutAdvisor extends Advisor {

    Pointcut getPointcut();
}

简单来说一下 PointcutAdvisor 及其父接口 Advisor，Advisor 中有一个 getAdvice 方法，用于返回通知。PointcutAdvisor 在 Advisor 基础上，新增了 getPointcut 方法，用于返回切点对象。因此 PointcutAdvisor 的实现类即可以返回切点，也可以返回通知，所以说 PointcutAdvisor 和切面的功能相似。不过他们之间还是有一些差异的，比如看下面的配置：

<bean id="aopCode" class="xyz.coolblog.aop.AopCode"/>
    
<aop:config expose-proxy="true">
    <aop:aspect ref="aopCode">
    	<!-- pointcut -->
        <aop:pointcut id="helloPointcut" expression="execution(* xyz.coolblog.aop.*.hello*(..))" />

        <!-- advoce -->
        <aop:before method="before" pointcut-ref="helloPointcut"/>
        <aop:after method="after" pointcut-ref="helloPointcut"/>
    </aop:aspect>
</aop:config>

如上，一个切面中配置了一个切点和两个通知，两个通知均引用了同一个切点，即 pointcut-ref=“helloPointcut”。这里在一个切面中，一个切点对应多个通知，是一对多的关系（可以配置多个 pointcut，形成多对多的关系）。而在 PointcutAdvisor 的实现类中，切点和通知是一一对应的关系。上面的通知最终会被转换成两个 PointcutAdvisor，这里我把源码调试的结果贴在下面：

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在本节的最后，我们再来看看 PointcutAdvisor 的实现类 AspectJPointcutAdvisor 的继承体系图。如下：

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3.5 织入 - Weaving

现在我们有了连接点、切点、通知，以及切面等，可谓万事俱备，但是还差了一股东风。这股东风是什么呢？没错，就是织入。所谓织入就是在切点的引导下，将通知逻辑插入到方法调用上，使得我们的通知逻辑在方法调用时得以执行。说完织入的概念，现在来说说 Spring 是通过何种方式将通知织入到目标方法上的。先来说说以何种方式进行织入，这个方式就是通过实现后置处理器 BeanPostProcessor 接口。该接口是 Spring 提供的一个拓展接口，通过实现该接口，用户可在 bean 初始化前后做一些自定义操作。那 Spring 是在何时进行织入操作的呢？答案是在 bean 初始化完成后，即 bean 执行完初始化方法（init-method）。Spring通过切点对 bean 类中的方法进行匹配。若匹配成功，则会为该 bean 生成代理对象，并将代理对象返回给容器。容器向后置处理器输入 bean 对象，得到 bean 对象的代理，这样就完成了织入过程。关于后置处理器的细节，这里就不多说了.大家若有兴趣,可以参考我之前写的 Spring IOC 容器源码分析系列文章。