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AOP的底层实现CGLIB动态代理和JDK动态代理

2017-01-18

AOP的底层实现CGLIB动态代理和JDK动态代理:AOP是目前Spring框架中的核心之一,在应用中具有非常重要的作用,也是Spring其他组件的基础。

AOP的底层实现CGLIB动态代理和JDK动态代理:AOP是目前Spring框架中的核心之一,在应用中具有非常重要的作用,也是Spring其他组件的基础。它是一种面向切面编程的思想。关于AOP的基础知识,相信多数童鞋都已经了如指掌,我们就略过这部分,来讲解下AOP的核心功能的底层实现机制:如何用动态代理来实现切面拦截。

AOP的拦截功能是由java中的动态代理来实现的。说白了,就是在目标类的基础上增加切面逻辑,生成增强的目标类(该切面逻辑或者在目标类函数执行之前,或者目标类函数执行之后,或者在目标类函数抛出异常时候执行。不同的切入时机对应不同的Interceptor的种类,如BeforeAdviseInterceptor,AfterAdviseInterceptor以及ThrowsAdviseInterceptor等)。

那么动态代理是如何实现将切面逻辑(advise)织入到目标类方法中去的呢?下面我们就来详细介绍并实现AOP中用到的两种动态代理。

AOP的源码中用到了两种动态代理来实现拦截切入功能:jdk动态代理和cglib动态代理。两种方法同时存在,各有优劣。jdk动态代理是由java内部的反射机制来实现的,cglib动态代理底层则是借助asm来实现的。总的来说,反射机制在生成类的过程中比较高效,而asm在生成类之后的相关执行过程中比较高效(可以通过将asm生成的类进行缓存,这样解决asm生成类过程低效问题)。还有一点必须注意:jdk动态代理的应用前提,必须是目标类基于统一的接口。如果没有上述前提,jdk动态代理不能应用。由此可以看出,jdk动态代理有一定的局限性,cglib这种第三方类库实现的动态代理应用更加广泛,且在效率上更有优势。

1 jdk动态代理实现AOP拦截

为目标类(target)定义统一的接口类Service,这个是jdk动态代理必须的前提。

package jdkproxy;  

/** 
 * 该类是所有被代理类的接口类,jdk实现的代理要求被代理类基于统一的接口 
 *  
 * @author typ 
 *  
 */  
public interface Service {  
    /** 
     * add方法 
     */  
    public void add();  

    /** 
     * update方法 
     */  
    public void update();  
}  

目标类AService,我们的实验目标就是在AService中add和update方法的前后实现拦截,加入自定义切面逻辑advise

package jdkproxy;  

/** 
 * 被代理类,即目标类target 
 *  
 * @author typ 
 *  
 */  
public class AService implements Service {  
    /* 
     * (non-Javadoc) 
     *  
     * @see jdkproxy.Service#add() 
     */  
    public void add() {  
        System.out.println("AService add>>>>>>>>>>>>>>>>>>");  
    }  

    /* 
     * (non-Javadoc) 
     *  
     * @see jdkproxy.Service#update() 
     */  
    public void update() {  
        System.out.println("AService update>>>>>>>>>>>>>>>");  
    }  
}  

实现动态代理类MyInvocationHandler,实现InvocationHandler接口,并且实现接口中的invoke方法。仔细看invoke方法,就是在该方法中加入切面逻辑的。目标类方法的执行是由mehod.invoke(target,args)这条语句完成。

package jdkproxy;  

import java.lang.reflect.InvocationHandler;  
import java.lang.reflect.Method;  

/** 
 * @author typ 
 * 
 */  
public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {  
    private Object target;  

    MyInvocationHandler() {  
        super();  
    }  

    MyInvocationHandler(Object target) {  
        super();  
        this.target = target;  
    }  

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)  
            throws Throwable {  
        // 程序执行前加入逻辑,MethodBeforeAdviceInterceptor  
        System.out.println("before-----------------------------");  
        // 程序执行  
        Object result = method.invoke(target, args);  
        // 程序执行后加入逻辑,MethodAfterAdviceInterceptor  
        System.out.println("after------------------------------");  
        return result;  
    }  

}  

测试类,其中增强的目标对象是由Proxy.newProxyInstance(aService.getClass().getClassLoader(), aService.getClass().getInterfaces(), handler);来生成的。

package jdkproxy;  

import java.lang.reflect.Proxy;  

/** 
 * @author typ 
 * 
 */  
public class Test {  
    public static void main(String[] args) {  
        Service aService = new AService();  
        MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler(aService);  
        // Proxy为InvocationHandler实现类动态创建一个符合某一接口的代理实例  
        Service aServiceProxy = (Service) Proxy.newProxyInstance(aService  
                .getClass().getClassLoader(), aService.getClass()  
                .getInterfaces(), handler);  
        // 由动态生成的代理对象来aServiceProxy 代理执行程序,其中aServiceProxy 符合Service接口  
        aServiceProxy.add();  
        System.out.println();  
        aServiceProxy.update();  
        // 以下是对B的代理  
        // Service bService = new BService();  
        // MyInvocationHandler handler = new MyInvocationHandler(bService);  
        // Service bServiceProxy = (Service) Proxy.newProxyInstance(bService  
        // .getClass().getClassLoader(), bService.getClass()  
        // .getInterfaces(), handler);  
        // bServiceProxy.add();  
        // System.out.println();  
        // bServiceProxy.update();  
    }  
}  

自此,jdk动态代理来实现AOP拦截机制的代码已经实现,下面我们看一下拦截的结果,程序输出结果如下:

before-----------------------------
AService add>>>>>>>>>>>>>>>>>>
after------------------------------
before-----------------------------
AService update>>>>>>>>>>>>>>>
after------------------------------

可以看到,在目标类AService的add和update方法前后已经加入了自定义的切面逻辑,AOP拦截机制生效了。
这里值得注意的是,当我们使用

System.out.println(aService);
System.out.println(aServiceProxy);

会看到输出完全相同,也就是说,二者是同一个对象。

2 cglib动态代理实现AOP拦截

目标类,cglib不需要定义目标类的统一接口

package cglibproxy;  

/** 
 * 被代理类,即目标对象target 
 *  
 * @author typ 
 *  
 */  
public class Base {  
    /** 
     * 一个模拟的add方法 
     */  
    public void add() {  
        System.out.println("add ------------");  
    }  
}  

实现动态代理类CglibProxy,需要实现MethodInterceptor接口,实现intercept方法。该代理中在add方法前后加入了自定义的切面逻辑,目标类add方法执行语句为proxy.invokeSuper(object, args);

package cglibproxy;  

import java.lang.reflect.Method;  
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;  
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;  

/** 
 * 此为代理类,用于在pointcut处添加advise 
 *  
 * @author typ 
 *  
 */  
public class CglibProxy implements MethodInterceptor {  

    public Object intercept(Object object, Method method, Object[] args,  
            MethodProxy proxy) throws Throwable {  
        // 添加切面逻辑(advise),此处是在目标类代码执行之前,即为MethodBeforeAdviceInterceptor。  
        System.out.println("before-------------");  
        // 执行目标类add方法  
        proxy.invokeSuper(object, args);  
        // 添加切面逻辑(advise),此处是在目标类代码执行之后,即为MethodAfterAdviceInterceptor。  
        System.out.println("after--------------");  
        return null;  
    }  

}  

获取增强的目标类的工厂Factory,其中增强的方法类对象是有Enhancer来实现的,代码如下所示:

package cglibproxy;  

import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;  

/** 
 * 工厂类,生成增强过的目标类(已加入切入逻辑) 
 *  
 * @author typ 
 *  
 */  
public class Factory {  
    /** 
     * 获得增强之后的目标类,即添加了切入逻辑advice之后的目标类 
     *  
     * @param proxy 
     * @return 
     */  
    public static Base getInstance(CglibProxy proxy) {  
        Enhancer enhancer = new Enhancer();  
        enhancer.setSuperclass(Base.class);  
        //回调方法的参数为代理类对象CglibProxy,最后增强目标类调用的是代理类对象CglibProxy中的intercept方法  
        enhancer.setCallback(proxy);  
        // 此刻,base不是单纯的目标类,而是增强过的目标类  
        Base base = (Base) enhancer.create();  
        return base;  
    }  
}  

测试类

package cglibproxy;  

/** 
 * @author typ 
 * 
 */  
public class Test {  
    public static void main(String[] args) {  
        CglibProxy proxy = new CglibProxy();  
        // base为生成的增强过的目标类  
        Base base = Factory.getInstance(proxy);  
        base.add();  
    }  
}  

自此,cglib动态代理实现的AOP拦截机制已经基本实现,下面我们来看一下拦截的效果如何,程序执行结果如下:

before-------------
add ------------
after--------------

可以看到,在目标类Base的add方法前后已经加入了自定义的切面逻辑,AOP拦截机制生效了。
此外,需要说明一下的是,cglib动态代理用到了第三方类库,需要在项目中引入两个jar包:cglib.jar和asm.jar。稍后会在csdn资源中上传这两个jar包。

总之,AOP的核心机制和基本功能已经能够通过动态代理来实现了,至于AOP中,如何从配置文档中得到目标类target、advisor的bean,如何判断拦截器类型等问题,就借助于Spring中另一个核心IOC来解决了,后续会有IOC的核心实现机制讲解。

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