Spring AOP使用動(dòng)態(tài)代理技術(shù)在運(yùn)行期織入增強(qiáng)的代碼，為了揭示Spring AOP底層的工作機(jī)理，有必要對(duì)涉及到的Java知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)。Spring AOP使用了兩種代理機(jī)制：一種是基于JDK的動(dòng)態(tài)代理；另一種是基于CGLib的動(dòng)態(tài)代理。之所以需要兩種代理機(jī)制，很大程度上是因?yàn)镴DK本身只提供接口的代理，而不支持類(lèi)的代理。

帶有橫切邏輯的實(shí)例

我們通過(guò)具體化代碼實(shí)現(xiàn)上一節(jié)所介紹例子的性能監(jiān)視橫切邏輯，并通過(guò)動(dòng)態(tài)代理技術(shù)對(duì)此進(jìn)行改造。在調(diào)用每一個(gè)目標(biāo)類(lèi)方法時(shí)啟動(dòng)方法的性能監(jiān)視，在目標(biāo)類(lèi)方法調(diào)用完成時(shí)記錄方法的花費(fèi)時(shí)間。

代碼清單6-2  ForumService：包含性能監(jiān)視橫切代碼

package com.baobaotao.proxy;
public class ForumServiceImpl implements ForumService {
	public void removeTopic(int topicId) {
    		
         //①-1開(kāi)始對(duì)該方法進(jìn)行性能監(jiān)視
		PerformanceMonitor.begin(
                            "com.baobaotao.proxy.ForumServiceImpl. removeTopic");
		System.out.println("模擬刪除Topic記錄:"+topicId);
		try {
			Thread.currentThread().sleep(20);
		} catch (Exception e) {
			throw new RuntimeException(e);
		}		

         //①-2結(jié)束對(duì)該方法進(jìn)行性能監(jiān)視
		PerformanceMonitor.end();
	}

	public void removeForum(int forumId) {
          //②-1開(kāi)始對(duì)該方法進(jìn)行性能監(jiān)視
		PerformanceMonitor.begin(
"com.baobaotao.proxy.ForumServiceImpl. removeForum");
		System.out.println("模擬刪除Forum記錄:"+forumId);
		try {
			Thread.currentThread().sleep(40);
		} catch (Exception e) {
			throw new RuntimeException(e);
		}		

         //②-2結(jié)束對(duì)該方法進(jìn)行性能監(jiān)視
		PerformanceMonitor.end();
	}
}

代碼清單6-2中粗體表示的代碼就是具有橫切邏輯特征的代碼，每個(gè)Service類(lèi)和每個(gè)業(yè)務(wù)方法體的前后都執(zhí)行相同的代碼邏輯：方法調(diào)用前啟動(dòng)PerformanceMonitor，方法調(diào)用后通知PerformanceMonitor結(jié)束性能監(jiān)視并給記錄性能監(jiān)視結(jié)果。

PerformanceMonitor是性能監(jiān)視的實(shí)現(xiàn)類(lèi)，我們給出一個(gè)非常簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)版本，其代碼如代碼清單6-3所示：

代碼清單6-3  PerformanceMonitor

package com.baobaotao.proxy;
public class PerformanceMonitor {
     //①通過(guò)一個(gè)ThreadLocal保存調(diào)用線程相關(guān)的性能監(jiān)視信息
	private static ThreadLocal<MethodPerformace> performanceRecord =        
								new ThreadLocal<MethodPerformance>();
	
    //②啟動(dòng)對(duì)某一目標(biāo)方法的性能監(jiān)視
     public static void begin(String method) {
		System.out.println("begin monitor...");
		MethodPerformance mp = new MethodPerformance(method);
		performanceRecord.set(mp);
	}
	public static void end() {
		System.out.println("end monitor...");
		MethodPerformance mp = performanceRecord.get();

         //③打印出方法性能監(jiān)視的結(jié)果信息。
		mp.printPerformance();
	}
}

ThreadLocal是將非線程安全類(lèi)改造為線程安全類(lèi)的法寶，在9.2節(jié)中我們將詳細(xì)介紹這個(gè)Java基礎(chǔ)知識(shí)。PerformanceMonitor提供了兩個(gè)方法：通過(guò)調(diào)用begin(String method)方法開(kāi)始對(duì)某個(gè)目標(biāo)類(lèi)方法的監(jiān)視，method為目標(biāo)類(lèi)方法的全限定名；而end()方法結(jié)束對(duì)目標(biāo)類(lèi)方法的監(jiān)視，并給出性能監(jiān)視的信息。這兩個(gè)方法必須配套使用。

用于記錄性能監(jiān)視信息的MethodPerformance類(lèi)的代碼如所示：

代碼清單6-4  MethodPerformance

package com.baobaotao.proxy;
public class MethodPerformance {
	private long begin;
	private long end;
	private String serviceMethod;
    public MethodPerformance(String serviceMethod){
       this.serviceMethod = serviceMethod;

       //①記錄目標(biāo)類(lèi)方法開(kāi)始執(zhí)行點(diǎn)的系統(tǒng)時(shí)間  
       this.begin = System.currentTimeMillis(); 
 
    }
    public void printPerformance(){
     
        //②獲取目標(biāo)類(lèi)方法執(zhí)行完成后的系統(tǒng)時(shí)間，并進(jìn)而計(jì)算出目標(biāo)類(lèi)方法執(zhí)行時(shí)間
        end = System.currentTimeMillis(); 
        long elapse = end - begin;
 
        //③報(bào)告目標(biāo)類(lèi)方法的執(zhí)行時(shí)間
        System.out.println(serviceMethod+"花費(fèi)"+elapse+"毫秒。");  
    }
}

通過(guò)下面的代碼測(cè)試擁有性能監(jiān)視能力的ForumServiceImpl業(yè)務(wù)方法：

package com.baobaotao.proxy;

public class TestForumService {
	public static void main(String[] args) {
        ForumService forumService = new ForumServiceImpl();
        forumService .removeForum(10);
	   forumService .removeTopic(1012);
	}
}

我們得到以下輸出信息：

正如代碼清單6 2實(shí)例所示，當(dāng)某個(gè)方法需要進(jìn)行性能監(jiān)視，就必須調(diào)整方法代碼，在方法體前后分別添加上開(kāi)啟性能監(jiān)視和結(jié)束性能監(jiān)視的代碼。這些非業(yè)務(wù)邏輯的性能監(jiān)視代碼破壞了ForumServiceImpl業(yè)務(wù)邏輯的純粹性。我們希望通過(guò)代理的方式，將業(yè)務(wù)類(lèi)方法中開(kāi)啟和結(jié)束性能監(jiān)視的這些橫切代碼從業(yè)務(wù)類(lèi)中完全移除。并通過(guò)JDK動(dòng)態(tài)代理技術(shù)或CGLib動(dòng)態(tài)代理技術(shù)將橫切代碼動(dòng)態(tài)織入到目標(biāo)方法的相應(yīng)位置。

JDK動(dòng)態(tài)代理

JDK 1.3以后，Java提供了動(dòng)態(tài)代理的技術(shù)，允許開(kāi)發(fā)者在運(yùn)行期創(chuàng)建接口的代理實(shí)例。在Sun剛推出動(dòng)態(tài)代理時(shí)，還很難想象它有多大的實(shí)際用途，現(xiàn)在我們終于發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理是實(shí)現(xiàn)AOP的絕好底層技術(shù)。

JDK的動(dòng)態(tài)代理主要涉及到j(luò)ava.lang.reflect包中的兩個(gè)類(lèi)：Proxy和InvocationHandler。其中InvocationHandler是一個(gè)接口，可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)該接口定義橫切邏輯，并通過(guò)反射機(jī)制調(diào)用目標(biāo)類(lèi)的代碼，動(dòng)態(tài)將橫切邏輯和業(yè)務(wù)邏輯編織在一起。

而Proxy利用InvocationHandler動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè)符合某一接口的實(shí)例，生成目標(biāo)類(lèi)的代理對(duì)象。這樣講一定很抽象，我們馬上著手使用Proxy和InvocationHandler這兩個(gè)魔法戒對(duì)上一節(jié)中的性能監(jiān)視代碼進(jìn)行革新。

首先，我們從業(yè)務(wù)類(lèi)ForumServiceImpl中刪除性能監(jiān)視的橫切代碼，使ForumServiceImpl只負(fù)責(zé)具體的業(yè)務(wù)邏輯，如代碼清單6-5所示：

代碼清單6-5  ForumServiceImpl：移除性能監(jiān)視橫切代碼

package com.baobaotao.proxy;

public class ForumServiceImpl implements ForumService {

	public void removeTopic(int topicId) {
                                ①
		System.out.println("模擬刪除Topic記錄:"+topicId);
		try {
			Thread.currentThread().sleep(20);
		} catch (Exception e) {
			throw new RuntimeException(e);
		}
 		                      ①
	}
	public void removeForum(int forumId) {
       	                  ②
		System.out.println("模擬刪除Forum記錄:"+forumId);
		try {
			Thread.currentThread().sleep(40);
		} catch (Exception e) {
			throw new RuntimeException(e);
		}
       	                  ②
	}
}

在代碼清單6-5中的①和②處，原來(lái)的性能監(jiān)視代碼被移除了，我們只保留了真正的業(yè)務(wù)邏輯。

從業(yè)務(wù)類(lèi)中移除的性能監(jiān)視橫切代碼當(dāng)然不能漂浮在空氣中，它還得找到一個(gè)安身之所，InvocationHandler就是橫切代碼的安家樂(lè)園，我們將性能監(jiān)視的代碼安置在PerformanceHandler中，如代碼清單6-6所示：

代碼清單6-6  PerformanceHandler
package com.baobaotao.proxy;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;

public class PerformanceHandler implements InvocationHandler {//①實(shí)現(xiàn)InvocationHandler
    private Object target;
	public PerformanceHandler(Object target){ //②target為目標(biāo)的業(yè)務(wù)類(lèi)
		this.target = target;
	}
	public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) ③
			throws Throwable {
		PerformanceMonitor.begin(target.getClass().getName()+"."+ method. getName());③-1
		Object obj = method.invoke(target, args);// ③-2通過(guò)反射方法調(diào)用業(yè)務(wù)類(lèi)的目標(biāo)方法
		PerformanceMonitor.end();③-1
		return obj;
	}
}

③處invoke()方法中粗體所示部分的代碼為性能監(jiān)視的橫切代碼，我們發(fā)現(xiàn)，橫切代碼只出現(xiàn)一次，而不是原來(lái)那樣星灑各處。③-2處的method.invoke()語(yǔ)句通過(guò)Java反射機(jī)制間接調(diào)用目標(biāo)對(duì)象的方法，這樣InvocationHandler的invoke()方法就將橫切邏輯代碼（③-1）和業(yè)務(wù)類(lèi)方法的業(yè)務(wù)邏輯代碼（③-2）編織到一起了，所以我們可以將InvocationHandler看成是一個(gè)編織器。下面，我們對(duì)這段代碼做進(jìn)一步的說(shuō)明。

首先，我們實(shí)現(xiàn)InvocationHandler接口，該接口定義了一個(gè) invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)的方法，proxy是最終生成的代理實(shí)例，一般不會(huì)用到；method是被代理目標(biāo)實(shí)例的某個(gè)具體方法，通過(guò)它可以發(fā)起目標(biāo)實(shí)例方法的反射調(diào)用；args是通過(guò)被代理實(shí)例某一個(gè)方法的入?yún)ⅲ诜椒ǚ瓷湔{(diào)用時(shí)使用。

此外，我們?cè)跇?gòu)造函數(shù)里通過(guò)target傳入希望被代理的目標(biāo)對(duì)象，如②處所示，在InvocationHandler接口方法invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)里，將目標(biāo)實(shí)例傳給method.invoke()方法，調(diào)用目標(biāo)實(shí)例的方法，如③所示。
下面，我們通過(guò)Proxy結(jié)合PerformanceHandler創(chuàng)建ForumService接口的代理實(shí)例，如代碼清單6-7所示：

代碼清單6-7  TestForumService：創(chuàng)建代理實(shí)例

package com.baobaotao.proxy;
import java.lang.reflect.Proxy;
public class TestForumService {
	public static void main(String[] args) {
               
               //①希望被代理的目標(biāo)業(yè)務(wù)類(lèi)
		ForumService target = new ForumServiceImpl(); 
		
               //②將目標(biāo)業(yè)務(wù)類(lèi)和橫切代碼編織到一起
		PerformanceHandler handler = new PerformanceHandler(target);
		
                //③根據(jù)編織了目標(biāo)業(yè)務(wù)類(lèi)邏輯和性能監(jiān)視橫切邏輯的InvocationHandler實(shí)例創(chuàng)建代理實(shí)例
		ForumService proxy = (ForumService) Proxy.newProxyInstance(  
				target.getClass().getClassLoader(),
				target.getClass().getInterfaces(),
				handler);

                //④調(diào)用代理實(shí)例
		proxy.removeForum(10);   
		proxy.removeTopic(1012);
	}
}

上面的代碼完成業(yè)務(wù)類(lèi)代碼和橫切代碼的編織工作并生成了代理實(shí)例。在②處，我們讓PerformanceHandler將性能監(jiān)視橫切邏輯編織到ForumService實(shí)例中，然后在③處，通過(guò)Proxy的newProxyInstance()靜態(tài)方法為編織了業(yè)務(wù)類(lèi)邏輯和性能監(jiān)視邏輯的handler創(chuàng)建一個(gè)符合ForumService接口的代理實(shí)例。該方法的第一個(gè)入?yún)轭?lèi)加載器；第二個(gè)入?yún)閯?chuàng)建代理實(shí)例所需要實(shí)現(xiàn)的一組接口；第三個(gè)參數(shù)是整合了業(yè)務(wù)邏輯和橫切邏輯的編織器對(duì)象。

按照③處的設(shè)置方式，這個(gè)代理實(shí)例實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)業(yè)務(wù)類(lèi)的所有接口，即Forum ServiceImpl的ForumService接口。這樣，我們就可以按照調(diào)用ForumService接口實(shí)例相同的方式調(diào)用代理實(shí)例，如④所示。運(yùn)行以上的代碼，輸出以下信息：

我們發(fā)現(xiàn)，程序的運(yùn)行效果和直接在業(yè)務(wù)類(lèi)中編寫(xiě)性能監(jiān)視邏輯的效果一致，但是在這里，原來(lái)分散的橫切邏輯代碼已經(jīng)被我們抽取到PerformanceHandler中。當(dāng)其他業(yè)務(wù)類(lèi)（如UserService、SystemService等）的業(yè)務(wù)方法也需要使用性能監(jiān)視時(shí)，我們只要按照代碼清單6-7相似的方式，分別為它們創(chuàng)建代理對(duì)象就可以了。下面，我們通過(guò)時(shí)序圖描述通過(guò)創(chuàng)建代理對(duì)象進(jìn)行業(yè)務(wù)方法調(diào)用的整體邏輯，以進(jìn)一步認(rèn)識(shí)代理對(duì)象的本質(zhì)，如圖6-3所示。





我們?cè)谏蠄D中使用虛線的方式對(duì)通過(guò)Proxy創(chuàng)建的ForumService代理實(shí)例加以凸顯，F(xiàn)orumService代理實(shí)例內(nèi)部利用PerformaceHandler整合橫切邏輯和業(yè)務(wù)邏輯。調(diào)用者調(diào)用代理對(duì)象的removeForum()和removeTopic()方法時(shí)，上圖的內(nèi)部調(diào)用時(shí)序清晰地告訴我們實(shí)際上所發(fā)生的一切。

CGLib動(dòng)態(tài)代理

使用JDK創(chuàng)建代理有一個(gè)限制，即它只能為接口創(chuàng)建代理實(shí)例，這一點(diǎn)我們可從Proxy的接口newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h)的方法簽名中就看得很清楚：第二個(gè)入?yún)nterfaces就是需要代理實(shí)例實(shí)現(xiàn)的接口列表。雖然面向接口編程的思想被很多大師級(jí)人物（包括Rod Johnson）推崇，但在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，許多開(kāi)發(fā)者也對(duì)此深感困惑：難道對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)表的操作也需要老老實(shí)實(shí)地創(chuàng)建5個(gè)類(lèi)（領(lǐng)域?qū)ο箢?lèi)、Dao接口，Dao實(shí)現(xiàn)類(lèi)，Service接口和Service實(shí)現(xiàn)類(lèi)）嗎？難道不能直接通過(guò)實(shí)現(xiàn)類(lèi)構(gòu)建程序嗎？對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我們很難給出一個(gè)孰好孰劣的準(zhǔn)確判斷，但我們確實(shí)發(fā)現(xiàn)有很多不使用接口的項(xiàng)目也取得了非常好的效果（包括大家所熟悉的SpringSide開(kāi)源項(xiàng)目）。

對(duì)于沒(méi)有通過(guò)接口定義業(yè)務(wù)方法的類(lèi)，如何動(dòng)態(tài)創(chuàng)建代理實(shí)例呢？JDK的代理技術(shù)顯然已經(jīng)黔驢技窮，CGLib作為一個(gè)替代者，填補(bǔ)了這個(gè)空缺。

CGLib采用非常底層的字節(jié)碼技術(shù)，可以為一個(gè)類(lèi)創(chuàng)建子類(lèi)，并在子類(lèi)中采用方法攔截的技術(shù)攔截所有父類(lèi)方法的調(diào)用，并順勢(shì)織入橫切邏輯。下面，我們采用CGLib技術(shù)，編寫(xiě)一個(gè)可以為任何類(lèi)創(chuàng)建織入性能監(jiān)視橫切邏輯代理對(duì)象的代理創(chuàng)建器，如代碼清單 6-8所示：

代碼清單6-8  CglibProxy

package com.baobaotao.proxy;
import java.lang.reflect.Method;
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;

public class CglibProxy implements MethodInterceptor {
	private Enhancer enhancer = new Enhancer();
	public Object getProxy(Class clazz) {
		enhancer.setSuperclass(clazz); //① 設(shè)置需要?jiǎng)?chuàng)建子類(lèi)的類(lèi)
		enhancer.setCallback(this); 
		return enhancer.create(); //②通過(guò)字節(jié)碼技術(shù)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建子類(lèi)實(shí)例
 
	}

        //③攔截父類(lèi)所有方法的調(diào)用
	public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, 
			MethodProxy proxy) throws Throwable {
		PerformanceMonitor.begin(obj.getClass().getName()+"."+method. getName());//③-1
		Object result=proxy.invokeSuper(obj, args); ③-2 
		PerformanceMonitor.end();//③-1通過(guò)代理類(lèi)調(diào)用父類(lèi)中的方法
		return result;
	}
}

在上面代碼中，用戶(hù)可以通過(guò)getProxy(Class clazz)為一個(gè)類(lèi)創(chuàng)建動(dòng)態(tài)代理對(duì)象，該代理對(duì)象通過(guò)擴(kuò)展clazz創(chuàng)建代理對(duì)象。在這個(gè)代理對(duì)象中，我們織入性能監(jiān)視的橫切邏輯（③-1）。intercept(Object obj, Method method, Object[] args,MethodProxy proxy)是CGLib定義的Interceptor接口的方法，它攔截所有目標(biāo)類(lèi)方法的調(diào)用，obj表示目標(biāo)類(lèi)的實(shí)例；method為目標(biāo)類(lèi)方法的反射對(duì)象；args為方法的動(dòng)態(tài)入?yún)ⅲ欢鴓roxy為代理類(lèi)實(shí)例。

下面，我們通過(guò)CglibProxy為ForumServiceImpl類(lèi)創(chuàng)建代理對(duì)象，并測(cè)試代理對(duì)象的方法，如代碼清單6-9所示：

代碼清單6-9  TestForumService：測(cè)試Cglib創(chuàng)建的代理類(lèi)

package com.baobaotao.proxy;
import java.lang.reflect.Proxy;
public class TestForumService {
	public static void main(String[] args) {
	  CglibProxy proxy = new CglibProxy();
	  ForumServiceImpl forumService = ① 
	            (ForumServiceImpl )proxy.getProxy(ForumServiceImpl.class);
	  forumService.removeForum(10);
	  forumService.removeTopic(1023);
	}
}

在①中，我們通過(guò)CglibProxy為ForumServiceImpl動(dòng)態(tài)創(chuàng)建了一個(gè)織入性能監(jiān)視邏輯的代理對(duì)象，并調(diào)用代理類(lèi)的業(yè)務(wù)方法。運(yùn)行上面的代碼，輸入以下信息：

觀察以上的輸出，除了發(fā)現(xiàn)兩個(gè)業(yè)務(wù)方法中都織入了性能監(jiān)控的邏輯外，我們還發(fā)現(xiàn)代理類(lèi)的名字是com.baobaotao.proxy.ForumServiceImpl$$EnhancerByCGLIB$$2a9199c0，這個(gè)特殊的類(lèi)就是CGLib為ForumServiceImpl動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的子類(lèi)。

代理知識(shí)小結(jié)

Spring AOP的底層就是通過(guò)使用JDK動(dòng)態(tài)代理或CGLib動(dòng)態(tài)代理技術(shù)為目標(biāo)Bean織入橫切邏輯。在這里，我們對(duì)前面兩節(jié)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建代理對(duì)象作一個(gè)小結(jié)。

我們雖然通過(guò)PerformanceHandler或CglibProxy實(shí)現(xiàn)了性能監(jiān)視橫切邏輯的動(dòng)態(tài)織入，但這種實(shí)現(xiàn)方式存在三個(gè)明顯需要改進(jìn)的地方：

1）目標(biāo)類(lèi)的所有方法都添加了性能監(jiān)視橫切邏輯，而有時(shí)，這并不是我們所期望的，我們可能只希望對(duì)業(yè)務(wù)類(lèi)中的某些特定方法添加橫切邏輯；
2）我們通過(guò)硬編碼的方式指定了織入橫切邏輯的織入點(diǎn)，即在目標(biāo)類(lèi)業(yè)務(wù)方法的開(kāi)始和結(jié)束前織入代碼；
3）我們手工編寫(xiě)代理實(shí)例的創(chuàng)建過(guò)程，為不同類(lèi)創(chuàng)建代理時(shí)，需要分別編寫(xiě)相應(yīng)的創(chuàng)建代碼，無(wú)法做到通用。

以上三個(gè)問(wèn)題，在AOP中占用重要的地位，因?yàn)镾pring AOP的主要工作就是圍繞以上三點(diǎn)展開(kāi)：Spring AOP通過(guò)Pointcut（切點(diǎn)）指定在哪些類(lèi)的哪些方法上織入橫切邏輯，通過(guò)Advice（增強(qiáng)）描述橫切邏輯和方法的具體織入點(diǎn)（方法前、方法后、方法的兩端等）。此外，Spring通過(guò)Advisor（切面）將Pointcut和Advice兩者組裝起來(lái)。有了Advisor的信息，Spring就可以利用JDK或CGLib的動(dòng)態(tài)代理技術(shù)采用統(tǒng)一的方式為目標(biāo)Bean創(chuàng)建織入切面的代理對(duì)象了。