【Spring】AOP实现原理

注册AOP代理创建器

在平时开发过程中，如果想开启AOP，一般会使用@EnableAspectJAutoProxy注解，这样在启动时，它会向Spring容器注册一个代理创建器用于创建代理对象，AOP使用的是AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator，它实现了SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor，从名字中可以看出这是一个Bean后置处理器BeanPostProcessor，BeanPostProcessor是Spring提供的一个扩展点，里面提供了两个方法，分别为postProcessBeforeInitialization（初始化之前）和postProcessAfterInitialization（初始化之后），可以在Bean初始化前后，进行一些操作（比如为Bean设置属性值）。

关于后置处理器的使用可参考：【Spring】BeanPostProcessor后置处理器

Advisor：对切面的封装，使用了@AspectJ注解的类会被Spring封装成Advisor。

AOP的实现主要在代理创建器的postProcessAfterInitialization方法中：

postProcessAfterInitialization：在bean初始化之后执行的方法，这时候bean已经实例化完毕，这里会调用wrapIfNecessary方法判断是否有必要为该Bean生成AOP代理对象，如果不需要创建AOP代理对象直接返回即可，反之会获取Advisors，然后创建AOP的代理对象，替换掉原来生成的Bean。

// AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator的父类AbstractAutoProxyCreator中实现
public abstract class AbstractAutoProxyCreator extends ProxyProcessorSupport
        implements SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor, BeanFactoryAware {

    /**
     * 在bean初始化之后执行的方法
     */
    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) {
        if (bean != null) {
            // 构建缓存Key
            Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
            if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {
                // 是否有必要创建AOP代理对象
                return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
            }
        }
        return bean;
    }
}

AOP代理条件判断

Spring需要知道有哪些类需要进行AOP代理、哪些需要跳过AOP代理，比如我们使用@Aspect标注的切面类，只是一个普通Bean，不需要进行AOP代理，而我们的目标类，就需要进行代理，所以这一步会进行判断。

处于以下情况之一是不需要进行AOP代理的，会跳过：

如果是Advice、Pointcut、Advisor、AopInfrastructureBean类本身及其子类则跳过创建，这些是Spring的基础类，不需要进行AOP代理；
如果有Aspect注解且不是通过Ajc编译的类，这个就是用@Aspect标注的切面类，也不需要AOP进行代理；
这个判断条件的作用同上，只不过个判断主要用于在XML中通过 aop:aspect标签形式来配置切面的情况，Spring会生成一个对应的AspectJPointcutAdvisor，切面本身对应的那个Java类是不需要进代理的，所以添加了一个判断，跳过切面本身对应的那个Java类，在使用注解和使用aop:aspect标签时实现不一样，所以这里又加了一个条件判断；

获取Advisor

对于上述情况的bean会跳过，剩下的Bean需要先获取所有的Advisors，从中找出适用于当前Bean的Advisor，如果查找到表示当前Bean需要进行AOP代理，依旧返回原来的Bean对象即可。

Spring会把使用了@AspectJ注解定义的切面包装成Advisor，判断是否有与当前bean匹配的Advisor，判断方式如下：

根据切点Pointcut的getClassFilter方法对类进行匹配，判断当前Bean的class是否匹配；
根据切点Pointcut获取MethodMatcher方法匹配器，通过MethodMatcher对当前Bean中的每一个方法进行匹配，也就是使用配置的切点表达式对方法进行匹配；

经过这一步处理，如果匹配到了该Bean的Advisor，说明当前Bean需要进行AOP代理，会返回适用于当前Bean的Advisor集合，接下来会为该Bean创建AOP代理对象。

创建AOP代理对象

创建代理对象

前置知识：JDK动态代理，可参考【Java】JDK动态代理实现原理

Spring提供了两种方式创建代理对象，分别是JDK动态代理和Cglib，使用JDK动态代理需要被代理对象实现接口，否则使用Cglib实现。

以JDK动态代理为例，创建代理对象的过程在JdkDynamicAopProxy中，它实现了InvocationHandler，在通过JDK的动态代理创建对象的时候，需要这个InvocationHandler，通过Proxy的newProxyInstance即可创建AOP代理对象：

final class JdkDynamicAopProxy implements AopProxy, InvocationHandler, Serializable {

    @Override
    public Object getProxy(@Nullable ClassLoader classLoader) {
        if (logger.isTraceEnabled()) {
            logger.trace("Creating JDK dynamic proxy: " + this.advised.getTargetSource());
        }
        Class<?>[] proxiedInterfaces = AopProxyUtils.completeProxiedInterfaces(this.advised, true);
        findDefinedEqualsAndHashCodeMethods(proxiedInterfaces);
        // 生成代理对象，proxiedInterfaces为目标代理类，this为InvocationHandler也就是当前的JdkDynamicAopProxy
        return Proxy.newProxyInstance(classLoader, proxiedInterfaces, this);
    }
}

执行目标方法

在创建了AOP代理对象之后，会使用这个代理对象替换掉原来容器中的Bean，开发过程中拿到的Bean就是这个AOP代理对象了，当执行目标方法时，首先会进入到代理对象的invoke方法（JdkDynamicAopProxy中的invoke方法，InvocationHandler中定义了invoke方法，JdkDynamicAopProxy实现了InvocationHandler接口所以会实现这个方法）：

对于AOP，在invoke方法中，会先获取目标方法的所有拦截器，Spring会将适用于当前方法的Advisor转为方法拦截器，然后使用责任链模式，对拦截器进行一个个的调用，当然如果当前方法没有对应的拦截器需要执行，直接通过反射执行目标方法即可。

因为拦截器可以有多个，所以执行拦截器链方法是一个递归调用的过程（在ReflectiveMethodInvocation中实现），它使用了一个变量currentInterceptorIndex记录了当前拦截器的下标：

判断currentInterceptorIndex是否与拦截器链的大小一致，如果一致说明已经走到了最后一个拦截器，拦截器走完就可以执行目标方法了，此时会通过反射执行目方法；
如果拦截器链未走完，会对currentInterceptorIndex加1，获取下一个拦截器，继续执行；

举个例子
比如定义了一个切面，里面设置了两个通知，分别是前置通知和环绕通知，要将这个切面作用到某个目标方法，在方法执行前后进行一些操作，Spring会将切面及通知封装为拦截器，在执行目标方法时，拦截器链中就会有两个拦截器，首先执行第一个拦截器，它是一个前置通知，执行完前置通知的方法后，会向后推进进入下一个拦截器：

执行到第二个拦截器，它是一个环绕通知，首先执行环绕通知中的前置操作（环绕通知中目标方法执行之前），运行完毕之后，该方法不会结束，会继续进入拦截器链的处理逻辑，等待目标方法执行之后再继续执行后置操作（环绕通知中目标方法执行之后的操作）：

此时已经是拦截器链中最后一个，所以此时可以执行目标方法，执行完目标方法，拦截器链的逻辑已经执行完毕，所以对于第二个拦截器来说，会回到环绕通知中的处理逻辑，开始执行目标方法执行之后的后置操作。

总结
（1）在开启AOP的时候，它会向容器中注册一个AOP的代理对象创建器，它是一个后置处理器，在Spring容器中每个Bean实例化之后，初始化前后会进入到后置处理器对应的方法中，AOP创建代理对象并将原来的Bean替换就是在后置处理器的postProcessAfterInitialization方法中进行的。

（2）在创建AOP代理之前会先判断是否需要为当前Bean创建代理对象，因为并不是所有的Bean都需要进行创建，只有切面中设置要拦截的那些方法所在的Bean才需要创建AOP代理对象，所以一些Spring基础类、使用@Aspect标注的切面本身等Bean都会跳过。

（3）经过上述步骤后，会或获取所有的Advisor，Spring会将创建的切面包装成Advisor，所以可以理解为获取定义的所有切面，从中找出是否有匹配当前Bean的切面，如果有表示需要为Bean创建AOP代理，之后就会根据Bean的信息，比如是否实现了接口，来决定使用JDK动态代理还是Cglib创建代理对象，创建代理对象之后会替换掉原来的Bean，将这个代理对象返回。

（4）代理对象创建完毕之后，执行目标方法时，会进入到代理对象的业务逻辑中，在这里会获取匹配当前目标方法的所有Advisor（比如前置通知、后置通知等）将其转换成一个拦截器链，然后执行拦截器链，执行每个拦截器链的时候会执行对应通知中的方法，当拦截器链执行完毕之后，会通过反射执行真正的目标方法。