什么是AOP？

AOP：Aspect-Oriented Programming 面向方面编程或面向切面

Aspect是一种新的模块化机制，用来描述分散在对象、类或函数中的横切关注点（crosscutting concern）。从关注点中分离出横切关注点是面向切面的程序设计的核心概念。分离关注点使解决特定领域问题的代码从业务逻辑中独立出来，业务逻辑的代码中不再含有针对特定领域问题代码的调用，业务逻辑同特定领域问题的关系通过切面来封装、维护，这样原本分散在整个应用程序中的变动就可以很好地管理起来。

AOP技术：

• AspectJ：源代码和字节码级别的编织器，用户需要使用不同于Java的新语言。
• AspectWerkz：AOP框架，使用字节码动态编码器和XML配置。
• JBoss-AOP：基于拦截器和元数据的AOP框架，运行在Jboss应用服务器上。以及在AOP中用到的一些相关的技术实现。
• BCEL（Byte-Code Engineering Library）：Java字节码操作类库。
• Javassist：Java字节码操作类库，JBoss的一个子项目

AOP联盟定义的AOP体系结构

“基础”（base）可以视为待增强对象或者说目标对象；

“切面”（aspect）通常包含对于基础的增强应用；

“配置”（configuration）可以看成是一种编织，通过在AOP体系中提供这个配置环境，可以把基础和切面结合起来，从而完成面对目标对象的编织实现。

在Spring AOP实现中，使用Java语言来实现增强对象与切面增强应用，并为这两者的结合提供了配置环境。对于编织配置，毫无疑问，可以使用IOC容器来完成；对于POJO对象的配置，本来就是Spring的核心IOC容器的强项。因此，对于Spring的AOP开发而言，使用POJO就能完成AOP任务。

对Spring平台或者说生态系统来说，AOP是Spring框架的核心功能模块之一。AOP和IOC容器的结合使用，为应用开发或Spring自身功能的扩展都是提供了许多便利。Spring AOP的实现和其他特性的实现一样，除了可以使用Spring本身提供的AOP实现之外，还封装了业界优秀的AOP解决方案AspectJ来供应用使用。

Advice通知

advice（通知）定义在连接点做什么，为切面增强提供织入接口。在Spring AOP中，它主要描述Spring AOP围绕方法调用而注入的切面行为。Advice是AOP联盟定义的一个接口，具体的接口定义在org.aopalliance.aop.Advice中。在Spring AOP的实现中，使用了这个统一接口，并通过这个接口，为AOP切面增强的织入功能做了更多的细化和扩展，比如提供了更具体的通知类型，如BeforeAdvice、AfterAdvice、ThrowsAdvice等。作为Spring AOP定义的接口类，具体的切面增强可以通过这些接口集成到AOP框架中发挥作用。

从BeforeAdvice开始：

在BeforeAdvice的继承关系中，定义了为待增强的目标方法设置的前置增强接口MethodBeforeAdvice，使用这个前置接口需要实现一个回调函数：

作为一个回调函数，before方法的实现在Advice中被配置到目标方法后，会在调用目标方法时被调用。具体的调用参数有：Method对象，这个参数是目标方法的反射对象；Object[]对象数组，这个对象数组中包含目标方法的输入参数。以CountingBeforeAdvice为例来说明BeforeAdvice的具体使用，CountingBeforeAdvice是接口MethodBeforeAdvice的具体实现。完成的工作是统计被调用的方法次数。作为切面增强实现，它会根据调用方法的方法名进行统计，把统计结果根据方法名和调用次数作为键值对放入一个map中。

这里调用count方法，使用了目标方法的反射对象作为参数，完成对调用方法名的统计工作。count方法在CountingBeforeAdvice的基类MethodCounter中实现。这个切面增强完成的统计实现并不复杂，它在对象中维护一个哈希表，依赖存储统计数据。在统计过程中，首先通过目标方法的反射对象得到方法名，然后进行累加，把统计结果放到维护的哈希表中。如果需要统计数据，就到这个哈希表中根据key来获取。

afterReturning方法也是一个回调函数，AOP应用需要在这个接口实现中提供切面增强的具体设计，在这个Advice通知被正确配置以后，在目标方法调用结束并成功返回的时候，接口会被Spring AOP回调。对于回调参数，有目标方法的返回结果、反射对象以及调用参数（AOP把这些参数都封装在一个对象数组中传递进来）等。与前面分析BeforeAdvice一样，在Spring AOP的包中，同样可以看到一个CountingAfterReturningAdvice,作为熟悉AfterReturningAdvice使用的例子，它的实现基本上与CountingBeforeAdvice是一样的。

Pointcut切点

Pointcut（切点）决定Advice通知应该作用于哪个连接点，也就是说通过Pointcut来定义需要增强的方法的集合，这些集合的选取可以按照一定的规则来完成。在这种情况下，Pointcut通常意味着标识方法，例如，这些需要增强的地方可以由某个正则表达式进行标识，或根据某个方法名进行匹配等。

切点在Spring AOP中的类继承体系

在Pointcut的基本接口定义中可以看到，需要返回一个MethodMatcher。对于Point的匹配判断功能，具体是由这个返回的MethodMatcher来完成的，也就是说，由这个MethodMatcher来判断是否需要对当前方法调用进行增强，或者是否需要对当前调用方法应用配置好的Advice通知。在Pointcut的类继承关系中，以正则表达式切点JdkRegexpMethodPointcut类完成通过正则表达式对方法名进行匹配的功能。在JdkRegexpMethodPointcut的基类StaticMethodMatcherPointcut的实现中可以看到，设置MethodMatcher为StaticMethodMatcher，同时JdkRegexpMethodPointcut也是这个MethodMatcher的子类。

可以看到，在Pointcut中，通过这样的类继承关系，MethodMatcher对象实际上是可以被配置成JdkRegexpMethodPointcut来完成方法的匹配判断的。在JdkRegexpMethodPointcut中，可以看到一个matches方法，这个matches方法是MethodMatcher定义的接口方法。在JdkRegexpMethodPointcut的实现中，这个matches方法就是使用正则表达式来对方法名进行匹配的地方。关于在AOP框架中对matches方法的调用，会在下面的Spring AOP实现中介绍，这里只是先简单提一下。要了解matches在AOP框架中的调用位置，比较简单的方法就是以matches方法作为起始点，对它的方法调用关系进行追溯。

在对matches方法的调用关系中可以看到，是在JdkDynamicAopProxy的invoke方法中触发了对matches方法的调用。invoke回调的实现是使用JDK动态代理完成AOP功能的一部分，关于这部分的实现原理，在下面AOP的实现分析中有详细的阐述，这里就不进行太多的说明了。

在JdkRegexpMethodPointcut中，通过JDK来实现正则表达式的匹配。

在Spring AOP中，还提供其他的MethodPointcut，比如通过方法名匹配进行Advice匹配的NameMatchMethodPointcut。

Advisor通知器

完成对目标方法的切面增强设计（Advice）和关注点的设计（Pointcut）以后，需要一个对象把它们结合起来，完成这个作用的就是Advisor（通知器）。通过Advisor，可以定义应该使用哪个通知并在哪个关注点使用它，也就是说通过Advisor，把Advice和Pointcut结合起来，这个结合为使用IOC来配置AOP应用，或者说即开即用地使用AOP基础设施，提供了便利。在Spring AOP中，我们以一个Advisor的实现（DefaultPointcutAdvisor）为例，来了解Advisor的工作原理。在DefaultPointcutAdvisor中，有两个属性，分别是advice和pointcut。通过这两个属性，可以配置Advice和Pointcut。

Spring AOP的设计与实现

JVM的动态代理特性

在spring aop实现中，使用的核心技术是动态代理，而这种动态代理实际上是JDK的一个特性。通过JDK的动态代理特性，可以为任意Java对象创建代理对象，对于具体使用来说，这个特性是通过Java Reflection API来完成的。

Spring AOP的设计分析

以动态代理技术为基础，设计出了一系列AOP的横切实现，比如前置通知，返回通知、异常通知等。同时，Spring AOP的内部设计可以看到，为了让AOP起作用，需要完成一系列过程，比如，需要为目标对象建立代理对象，这个代理对象可以通过使用JDK的Proxy来完成，也可以通过第三方的类生成器CGLIB来完成。然后，还需要启动代理对象的拦截器来完成各种横切面的织入，这一系列的织入设计是通过一系列Adapter来实现。通过一系列Adapter的设计，可以把AOP的横切面设计和Proxy模式有机地结合起来，从而实现在AOP中定义好的各种织入方式。

Spring AOP的应用场景

Spring AOP为IOC的使用提供更多便利，一方面，应用可以直接使用AOP的功能，设计应用的横切关注点，把跨越应用程序多个模块的功能抽象出来，并通过简单的AOP的使用，灵活地编制到模块中，比如可以通过AOP实现应用程序中的日志功能。另一方面，在Spring内部，一些支持模块也通过Spring AOP来实现的，比如后面将要详细介绍的事务处理。从两个角度就可以看到Spring AOP的核心地位了。

建立AOPProxy代理对象

设计原理

在spring的AOP模块中，一个主要的部分是代理对象的生成，而对于Spring应用，可以看到，是通过配置和调用Spring的ProxyFactoryBean来完成这个任务的。在ProxyFactoryBean中，封装了主要代理对象的生成过程。在这个生成过程中，可以使用JDK的Proxy和GCLIB两种生成方式。

类继承关系

在这个类继承关系中，可以看到完成AOP应用的类，比如AspectJProxyFactory、ProxyFactory和ProxyFactoryBean，它们都在同一个类的继承体系下，都是ProxyConfig、AdvisedSupport和ProxyCreatorSupport的子类。作为共同基类，可以将ProxyConfig看成是一个数据基类，这个数据基类为ProxyFactoryBean这样的子类提供了配置属性；在另一个基类AdvisedSupport的实现中，封装了AOP对通知和通知器的相关操作，这些操作对于不同的AOP的代理对象的生成都是一样的，但对于具体的AOP代理对象的创建，AdvisedSupport把它交给它的子类们去完成；对于ProxyCreatorSupport，可以将它看成是其子类创建AOP代理对象的生成，根据不同的需要分别由ProxyFactoryBean、AspectJProxyFactory和ProxyFactory来完成。对于需要使用AspectJ的AOP应用，AspectJProxyFactory起到集成Spring和AspectJ的作用；对于使用Spring AOP的应用，ProxyFactoryBean和ProxyFactory都提供了AOP功能的封装，只是使用ProxyFactoryBean，可以在IOC容器中完成声明式配置，而使用ProxyFactory，则需要编程式地使用Spring  AOP的功能。

配置ProxyFactoryBean

1）定义使用的通知器Advisor，这个通知器应该作为一个Bean来定义。很重要的一点是，这个通知器的实现定义了需要对目标对象进行增强的切面行为，也就是Advice通知。

2）定义ProxyFactoryBean,把它作为另一个Bean来定义，它是封装AOP功能的主要类。在配置ProxyFactoryBean时，需要设定与AOP实现相关的重要属性，比如proxyInterface、interceptorNames和target等。从属性名称可以看出，interceptorNames属性的值往往设置为需要定义的通知器，因为这些通知器在ProxyFactoryBean的AOP配置下，是通过使用代理对象的拦截器机制起作用的。

3）定义target属性，作为target属性注入的Bean，是需要用AOP通知器中的切面应用来增强的对象，也就是前面提到的base对象。

ProxyFactoryBean生成AOPProxy代理对象

在ProxyFactoryBean中，通过interceptorNames属性来配置通知器的地方。在ProxyFactoryBean中，需要为target目标对象生成Proxy代理对象，从而为AOP横切面的编织做好工作。

ProxyFactoryBean的AOP实现需要依赖JDK或者CGLIB提供的Proxy特性。从FactoryBean中获取对象，是以getObject()方法作为入口完成的；ProxyFactoryBean实现中的getObject方法，是FactoryBean需要实现的接口。对ProxyFactoryBean来说，把需要对target目标对象增加的增强处理，都通过getObject方法进行封装了，这些增强处理是为了AOP功能的实现提供服务的。getObject方法首先对通知器链进行初始化，通知器链封装了一系列的拦截器，这些拦截器都要从配置中读取，然后为代理对象的生成做好准备。在生成代理对象时，因为Spring中有Singleton类型和prototype类型这两种不同的Bean，所以要对代理对象的生成做一个区分。

AOPProxy的生成过程

生成Singleton的代理对象在getSingletonInstance()的代码中完成，这个方法是ProxyFactoryBean生成AOpProxy代理对象的调用入口。代理对象会封装对target目标对象的调用，也就是说针对target对象的方法调用行为会被这里生成的代理对象所拦截。具体的生成过程是，首先读取ProxyFactoryBean中的配置，为生成代理对象做好必要的准备，比如设置代理的方法调用接口等。Spring通过AOPProxy类来具体生成代理对象。

AOPProxy是一个接口，它由两个子类实现，一个是Cglib2AOPProxy，另一个是JdkDynamicProxy。顾名思义，对这两个AopProxy接口的子类的实现，Spring分别通过CGLIB和JDK来生成需要的Proxy代理对象。

具体的代理对象的生成，是在ProxyFactoryBean的基类AdvisedSupport的实现中借助AopProxyFactory完成的，这个代理对象要么从JDK中生成，要么借助CGLIB获得。因为ProxyFactoryBean本身就是AdvisedSupport的子类，所以在ProxyFactoryBean中获得AopProxy是很方便的，可以在ProxyCreatorSupport中看到，具体的AopProxy是通过AOpProxyFactory来生成的。至于需要生成什么样的代理对象，所有信息都封装在AdvisedSupport里，这个对象也是生成AopProxy的方法的输入参数，这里设置为this本身，因为ProxyCreatorSupport本身就是AdvisedSupport的子类。

JDK生成AopProxy代理对象

生成代理对象时，需要指明三个参数，一是类装载器、一个是代理接口、另外一个就是Proxy回调方法所在的对象，这个对象需要实现InvocationHandler接口。

CGLIB生成AopProxy代理对象

使用的是设置好的callback回调，这是由GCLIB的使用来决定的。

Spring  AOP拦截器的实现

设计原理

通过JDK或者GCLIB的方式生成代理对象，相关的拦截器已经配置到代理对象中去了，拦截器在代理对象中起作用是通过对这些方法的回调来完成的。

如果使用JDK的Proxy来生成代理对象，那么需要通过InvocationHandler来设置拦截器回调；而如果使用CGLIB来生成代理对象，就需要根据CGLIB的使用要求，通过DynamicAdvisedInterceptor来完成回调。

jdkDynamicAOPProxy的invoke拦截

在Spring中通过ProxyFactoryBean实现AOP功能的第一步，得到AopProxy代理对象的基本过程，以及通过使用JDK和CGLIB最终产生AopProxy代理对象的实现原理。

Cglib2AOPProxy的intercept拦截

目标对象方法的调用

对于jdkDynamicAopProxy代理对象，这个目标对象的方法调用是通过AopUtils使用反射机制在AopUtils.invokeJoinpointUsingRefelection方法中实现的。在这个调用中，首先得到方法的反射方法，然后使用invoke启动对方法反射对象的调用。

Aop拦截器链的调用

对拦截器链的调用都是在ReflectionMethodInvocation中通过proceed方法的实现。在proceed方法中，会逐个运行拦截器的拦截方法。

配置通知器

这个interceptorOrInterceptionAdvice是获得的拦截器，它通过拦截器机制对目标对象的行为增强起作用。为了提高取得拦截器链的效率，还为这个拦截器链设置了缓存。

在ProxyFactoryBean的getObject方法中对advisor进行初始化时，从XML配置中获取了advisor通知器。

Actice通知的实现

一是调用Adapter的support方法，通过这个方法来判断取得的advice属于什么类型的advice通知，从而根据不同的advice类型来注册不同的AdviceInterceptor，也就是前面看到的那些拦截器；

二是这些AdviceInterceptor都是Spring AOP框架设计好了，是为了实现不同的advice功能提供服务。

ProxyFactory实现AOP

由ProxyFactory的getProxy方法取得AopProxy代理对象，getProxy方法的实现使用ProxyFactory的基类ProxyCreatorSupport的createProxy方法来生成AopProxy代理对象，而AopProxy代理对象的生成是由AopProxyFactory来完成的，会生成JDK或者CGLIB的代理对象。

Spring Aop的高级特性

Spring提供许多现成的TargetSource实现，比如HotSwappableTargetSource，HotSwappableTargetSource使用户可以以线程安全的方式切换目标对象，提供所谓的热交换功能。这个特性是很有用的，尽管它的开启需要AOP应用进行显示的配置，但配置不复杂，在使用时，只需要把HotSwappableTargetSource配置到ProxyFactoryBean的target属性就可以了，在需要真正的目标对象时，调用HotSwappableTargetSource的swap方法就可以完成。由此可见，对HotSwappableTargetSource的热交换功能的使用，是需要触发swap方法调用的。这个swap方法的实现很简单，它完成target对象的替换，也就是说，它使用新的target对象来替换原有的target对象。