Spring AOP 的實現機制

時間  2020-07-11
標籤 spring aop 實現 機制 欄目 Spring 简体版
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做者：大名Dean鼎html

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AOP（Aspect Orient Programming），通常稱爲面向切面編程，做爲面向對象的一種補充，用於處理系統中分佈於各個模塊的橫切關注點，好比事務管理、日誌、緩存等等。AOP實現的關鍵在於AOP框架自動建立的AOP代理，AOP代理主要分爲靜態代理和動態代理，靜態代理的表明爲AspectJ；而動態代理則以Spring AOP爲表明。靜態代理是編譯期實現，動態代理是運行期實現，可想而知前者擁有更好的性能。github

本文主要介紹Spring AOP的兩種代理實現機制，JDK動態代理和CGLIB動態代理。spring

靜態代理是編譯階段生成AOP代理類，也就是說生成的字節碼就織入了加強後的AOP對象；動態代理則不會修改字節碼，而是在內存中臨時生成一個AOP對象，這個AOP對象包含了目標對象的所有方法，而且在特定的切點作了加強處理，並回調原對象的方法。編程

Spring AOP中的動態代理主要有兩種方式，JDK動態代理和CGLIB動態代理。JDK動態代理經過反射來接收被代理的類，而且要求被代理的類必須實現一個接口。JDK動態代理的核心是InvocationHandler接口和Proxy類。緩存

若是目標類沒有實現接口，那麼Spring AOP會選擇使用CGLIB來動態代理目標類。CGLIB（Code Generation Library），是一個代碼生成的類庫，能夠在運行時動態的生成某個類的子類，注意，CGLIB是經過繼承的方式作的動態代理，所以若是某個類被標記爲final，那麼它是沒法使用CGLIB作動態代理的，諸如private的方法也是不能夠做爲切面的。框架

咱們分別經過實例來研究AOP的具體實現。ide

直接使用Spring AOP

首先定義須要切入的接口和實現。爲了簡單起見，定義一個Speakable接口和一個具體的實現類，只有兩個方法sayHi()和sayBye()。函數

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!!");
    }
}

接下來咱們但願實現一個記錄sayHi()和sayBye()執行時間的功能。性能

定義一個MethodMonitor類用來記錄Method執行時間

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.");
    }
}

光有這個類仍是不夠的，但願有個靜態方法用起來更順手，像這樣

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

說幹就幹，定義一個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();
    }
}

萬事具有，接下來只須要咱們作好切面的編碼，

@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，寫一個啓動函數吧。

@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);
        };
    }
}

運行後輸出:

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.

JDK動態代理

剛剛的例子其實內部實現機制就是JDK動態代理，由於Person實現了一個接口。

爲了避免和第一個例子衝突，咱們再定義一個Person來實現Speakable, 這個實現是不帶Spring Annotation的，因此他不會被Spring託管。

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!!");
    }
}

重頭戲來了，咱們須要利用InvocationHandler實現一個代理，讓它去包含Person這個對象。那麼再運行期其實是執行這個代理的方法，而後代理再去執行真正的方法。因此咱們得以在執行真正方法的先後作一些手腳。JDK動態代理是利用反射實現，直接看代碼。

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
        );
    }
}

經過getProxy能夠獲得這個代理對象，invoke就是具體的執行方法，能夠看到咱們在執行每一個真正的方法先後都加了Monitor。

我實現了一個工廠類來獲取Person代理對象

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

具體使用

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

輸出結果:

******** 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動態代理

咱們再新建一個Person來，此次不實現任何接口。

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!!");
    }
}

若是Spring識別到所代理的類沒有實現Interface，那麼就會使用CGLib來建立動態代理，原理實際上成爲所代理類的子類。

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;
    }
}

相似的經過getProxy能夠獲得這個代理對象，intercept就是具體的執行方法，能夠看到咱們在執行每一個真正的方法先後都加了Monitor。

在工廠類中增長得到Person代理類的方法,

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

具體使用

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

輸出結果：

begin monitor..
Hi!!
end monitor..
Method: sayHi, execution time: 53 milliseconds.
begin monitor..
Bye!!
end monitor..
Method: sayBye, execution time: 14 milliseconds.

小結

對比JDK動態代理和CGLib代理，在實際使用中發現CGLib在建立代理對象時所花費的時間卻比JDK動態代理要長，實測數據

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

因此CGLib更適合代理不須要頻繁實例化的類。

在具體方法執行效率方面，理應是不經過反射的CGlib更快一些，而後測試結果並不是如此，還須要高手指教。

JDK
Method: sayHi, execution time: 32 milliseconds.
CGLib
Method: sayHi, execution time: 53 milliseconds.

文中代碼：https://github.com/deanwong/aop-study

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