30个类手写Spring核心原理之AOP代码织入(5)

本文节选自《Spring 5核心原理》

前面我们已经完成了Spring IoC、DI、MVC三大核心模块的功能,并保证了功能可用。接下来要完成Spring的另一个核心模块—AOP,这也是最难的部分。

1 基础配置

首先,在application.properties中增加如下自定义配置,作为Spring AOP的基础配置:


#多切面配置可以在key前面加前缀
#例如 aspect.logAspect.

#切面表达式#
pointCut=public .* com.tom.spring.demo.service..*Service..*(.*)
#切面类#
aspectClass=com.tom.spring.demo.aspect.LogAspect
#切面前置通知#
aspectBefore=before
#切面后置通知#
aspectAfter=after
#切面异常通知#
aspectAfterThrow=afterThrowing
#切面异常类型#
aspectAfterThrowingName=java.lang.Exception

为了加强理解,我们对比一下Spring AOP的原生配置:


<bean id="xmlAspect" class="com.gupaoedu.aop.aspect.XmlAspect"></bean>

<!-- AOP配置 -->
<aop:config>

   <!-- 声明一个切面,并注入切面Bean,相当于@Aspect -->
   <aop:aspect ref="xmlAspect">
      <!-- 配置一个切入点,相当于@Pointcut -->
      <aop:pointcut expression="execution(* com.gupaoedu.aop.service..*(..))" id="simplePointcut"/>
      <!-- 配置通知,相当于@Before@After@AfterReturn@Around@AfterThrowing -->
      <aop:before pointcut-ref="simplePointcut" method="before"/>
      <aop:after pointcut-ref="simplePointcut" method="after"/>
      <aop:after-returning pointcut-ref="simplePointcut" method="afterReturn"/>
      <aop:after-throwing pointcut-ref="simplePointcut" method="afterThrow" throwing="ex"/>
   </aop:aspect>

</aop:config>

为了方便,我们用properties文件来代替XML,以简化操作。

2 AOP核心原理V1.0版本

AOP的基本实现原理是利用动态代理机制,创建一个新的代理类完成代码织入,以达到代码功能增强的目的。如果各位小伙伴对动态代理原理不太了解的话,可以回看一下我前段时间更新的“设计模式就该这样学”系列中的动态代理模式专题文章。那么Spring AOP又是如何利用动态代理工作的呢?其实Spring主要功能就是完成解耦,将我们需要增强的代码逻辑单独拆离出来放到专门的类中,然后,通过声明配置文件来关联这些已经被拆离的逻辑,最后合并到一起运行。Spring容器为了保存这种关系,我们可以简单的理解成Spring是用一个Map保存保存这种关联关系的。Map的key就是我们要调用的目标方法,Map的value就是我们要织入的方法。只不过要织入的方法有前后顺序,因此我们需要标记织入方法的位置。在目标方法前面织入的逻辑叫做前置通知,在目标方法后面织入的逻辑叫后置通知,在目标方法出现异常时需要织入的逻辑叫异常通知。Map的具体设计如下:


private Map<Method,Map<String, Method>> methodAdvices = new HashMap<Method, Map<String, Method>>();

下面我完整的写出一个简易的ApplicationContex,小伙伴可以参考 一下:


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

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Properties;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;



public class GPApplicationContext {
    private Properties contextConfig = new Properties();
    private Map<String,Object> ioc = new HashMap<String,Object>();
    //用来保存配置文件中对应的Method和Advice的对应关系
    private Map<Method,Map<String, Method>> methodAdvices = new HashMap<Method, Map<String, Method>>();


    public GPApplicationContext(){
		
		   //为了演示,手动初始化一个Bean
			 
        ioc.put("memberService", new MemberService());

        doLoadConfig("application.properties");

        doInitAopConfig();

    }

    public Object getBean(String name){
        return createProxy(ioc.get(name));
    }


    private Object createProxy(Object instance){
        return new GPJdkDynamicAopProxy(instance).getProxy();
    }

    //加载配置文件
    private void doLoadConfig(String contextConfigLocation) {
        //直接从类路径下找到Spring主配置文件所在的路径
        //并且将其读取出来放到Properties对象中
        //相对于scanPackage=com.gupaoedu.demo 从文件中保存到了内存中
        InputStream is = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(contextConfigLocation);
        try {
            contextConfig.load(is);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            if(null != is){
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    private void doInitAopConfig() {

        try {
            Class apectClass = Class.forName(contextConfig.getProperty("aspectClass"));
            Map<String,Method> aspectMethods = new HashMap<String,Method>();
            for (Method method : apectClass.getMethods()) {
                aspectMethods.put(method.getName(),method);
            }

            //PonintCut  表达式解析为正则表达式
            String pointCut = contextConfig.getProperty("pointCut")
                    .replaceAll("\\.","\\\\.")
                    .replaceAll("\\\\.\\*",".*")
                    .replaceAll("\\(","\\\\(")
                    .replaceAll("\\)","\\\\)");
            Pattern pointCutPattern = Pattern.compile(pointCut);

            for (Map.Entry<String,Object> entry : ioc.entrySet()) {
                Class<?> clazz = entry.getValue().getClass();
                //循环找到所有的方法
                for (Method method : clazz.getMethods()) {
                    //保存方法名
                    String methodString = method.toString();
                    if(methodString.contains("throws")){
                        methodString = methodString.substring(0,methodString.lastIndexOf("throws")).trim();
                    }
                    Matcher matcher = pointCutPattern.matcher(methodString);
                    if(matcher.matches()){
                        Map<String,Method> advices = new HashMap<String,Method>();
                        if(!(null == contextConfig.getProperty("aspectBefore") || "".equals( contextConfig.getProperty("aspectBefore")))){
                            advices.put("before",aspectMethods.get(contextConfig.getProperty("aspectBefore")));
                        }
                        if(!(null ==  contextConfig.getProperty("aspectAfter") || "".equals( contextConfig.getProperty("aspectAfter")))){
                            advices.put("after",aspectMethods.get(contextConfig.getProperty("aspectAfter")));
                        }
                        if(!(null == contextConfig.getProperty("aspectAfterThrow") || "".equals( contextConfig.getProperty("aspectAfterThrow")))){
                            advices.put("afterThrow",aspectMethods.get(contextConfig.getProperty("aspectAfterThrow")));
                        }
                        methodAdvices.put(method,advices);
                    }
                }
            }

        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }

    class GPJdkDynamicAopProxy implements GPInvocationHandler {
        private Object instance;
        public GPJdkDynamicAopProxy(Object instance) {
            this.instance = instance;
        }

        public Object getProxy() {
            return Proxy.newProxyInstance(instance.getClass().getClassLoader(),instance.getClass().getInterfaces(),this);
        }

        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
            Object aspectObject = Class.forName(contextConfig.getProperty("aspectClass")).newInstance();
            Map<String,Method> advices = methodAdvices.get(instance.getClass().getMethod(method.getName(),method.getParameterTypes()));
            Object returnValue = null;
            advices.get("before").invoke(aspectObject);
            try {
                returnValue = method.invoke(instance, args);
            }catch (Exception e){
                advices.get("afterThrow").invoke(aspectObject);
                e.printStackTrace();
                throw e;
            }
            advices.get("after").invoke(aspectObject);
            return returnValue;
        }
    }

}

测试代码:


public class MemberServiceTest {


    public static void main(String[] args) {
        GPApplicationContext applicationContext = new GPApplicationContext();
        IMemberService memberService = (IMemberService)applicationContext.getBean("memberService");

        try {

            memberService.get("1");
            memberService.save(new Member());

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

}

我们通过简单几百行代码,就可以完整地演示Spring AOP的核心原理,是不是很简单呢?当然,小伙伴们还是要自己动手哈亲自体验一下,这样才会印象深刻。下面,我们继续完善,将Spring AOP 1.0升级到2.0,那么2.0版本我是完全仿真Spring的原始设计来写的,希望能够给大家带来不一样的手写体验,从而更加深刻地理解Spring AOP的原理。

3 完成AOP顶层设计

3.1 GPJoinPoint

定义一个切点的抽象,这是AOP的基础组成单元。我们可以理解为这是某一个业务方法的附加信息。可想而知,切点应该包含业务方法本身、实参列表和方法所属的实例对象,还可以在GPJoinPoint中添加自定义属性,看下面的代码:


package com.tom.spring.formework.aop.aspect;

import java.lang.reflect.Method;

/**
 * 回调连接点,通过它可以获得被代理的业务方法的所有信息
 */
public interface GPJoinPoint {

    Method getMethod(); //业务方法本身

    Object[] getArguments();  //该方法的实参列表

    Object getThis(); //该方法所属的实例对象

    //在JoinPoint中添加自定义属性
    void setUserAttribute(String key, Object value);
    //从已添加的自定义属性中获取一个属性值
    Object getUserAttribute(String key);

}

3.2 GPMethodInterceptor

方法拦截器是AOP代码增强的基本组成单元,其子类主要有GPMethodBeforeAdvice、GPAfterReturningAdvice和GPAfterThrowingAdvice。


package com.tom.spring.formework.aop.intercept;

/**
 * 方法拦截器顶层接口
 */ 
public interface GPMethodInterceptor{
    Object invoke(GPMethodInvocation mi) throws Throwable;
}

3.3 GPAopConfig

定义AOP的配置信息的封装对象,以方便在之后的代码中相互传递。


package com.tom.spring.formework.aop;

import lombok.Data;

/**
 * AOP配置封装
 */
@Data
public class GPAopConfig {
//以下配置与properties文件中的属性一一对应
    private String pointCut;  //切面表达式
    private String aspectBefore;  //前置通知方法名
    private String aspectAfter;  //后置通知方法名
    private String aspectClass;  //要织入的切面类
    private String aspectAfterThrow;  //异常通知方法名
    private String aspectAfterThrowingName;  //需要通知的异常类型
}

3.4 GPAdvisedSupport

GPAdvisedSupport主要完成对AOP配置的解析。其中pointCutMatch()方法用来判断目标类是否符合切面规则,从而决定是否需要生成代理类,对目标方法进行增强。而getInterceptorsAndDynamic- InterceptionAdvice()方法主要根据AOP配置,将需要回调的方法封装成一个拦截器链并返回提供给外部获取。


package com.tom.spring.formework.aop.support;

import com.tom.spring.formework.aop.GPAopConfig;
import com.tom.spring.formework.aop.aspect.GPAfterReturningAdvice;
import com.tom.spring.formework.aop.aspect.GPAfterThrowingAdvice;
import com.tom.spring.formework.aop.aspect.GPMethodBeforeAdvice;

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.*;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

/**
 * 主要用来解析和封装AOP配置
 */
public class GPAdvisedSupport {
    private Class targetClass;
    private Object target;
    private Pattern pointCutClassPattern;

    private transient Map<Method, List<Object>> methodCache;

    private GPAopConfig config;

    public GPAdvisedSupport(GPAopConfig config){
        this.config = config;
    }

    public Class getTargetClass() {
        return targetClass;
    }

    public void setTargetClass(Class targetClass) {
        this.targetClass = targetClass;
        parse();
    }

    public Object getTarget() {
        return target;
    }

    public void setTarget(Object target) {
        this.target = target;
    }

    public List<Object> getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(Method method, Class<?> targetClass) throws Exception {
        List<Object> cached = methodCache.get(method);

        //缓存未命中,则进行下一步处理
        if (cached == null) {
           Method m = targetClass.getMethod(method.getName(),method.getParameterTypes());
           cached = methodCache.get(m);
            //存入缓存
            this.methodCache.put(m, cached);
        }
        return cached;
    }

    public boolean pointCutMatch(){
        return pointCutClassPattern.matcher(this.targetClass.toString()).matches();
    }

    private void parse(){
        //pointCut表达式
        String pointCut = config.getPointCut()
                .replaceAll("\\.","\\\\.")
                .replaceAll("\\\\.\\*",".*")
                .replaceAll("\\(","\\\\(")
                .replaceAll("\\)","\\\\)");

        String pointCutForClass = pointCut.substring(0,pointCut.lastIndexOf("\\(") - 4);
        pointCutClassPattern = Pattern.compile("class " + pointCutForClass.substring (pointCutForClass.lastIndexOf(" ")+1));

        methodCache = new HashMap<Method, List<Object>>();
        Pattern pattern = Pattern.compile(pointCut);

        try {
            Class aspectClass = Class.forName(config.getAspectClass());
            Map<String,Method> aspectMethods = new HashMap<String,Method>();
            for (Method m : aspectClass.getMethods()){
                aspectMethods.put(m.getName(),m);
            }

            //在这里得到的方法都是原生方法
            for (Method m : targetClass.getMethods()){

                String methodString = m.toString();
                if(methodString.contains("throws")){
                    methodString = methodString.substring(0,methodString.lastIndexOf("throws")).trim();
                }
                Matcher matcher = pattern.matcher(methodString);
                if(matcher.matches()){
                    //能满足切面规则的类,添加到AOP配置中
                    List<Object> advices = new LinkedList<Object>();
                    //前置通知
                    if(!(null == config.getAspectBefore() || "".equals(config.getAspectBefore().trim()))) {
                        advices.add(new GPMethodBeforeAdvice(aspectMethods.get (config.getAspectBefore()), aspectClass.newInstance()));
                    }
                    //后置通知
                    if(!(null == config.getAspectAfter() || "".equals(config.getAspectAfter(). trim()))) {
                        advices.add(new GPAfterReturningAdvice(aspectMethods.get (config.getAspectAfter()), aspectClass.newInstance()));
                    }
                    //异常通知
                    if(!(null == config.getAspectAfterThrow() || "".equals(config.getAspectAfterThrow().trim()))) {
                        GPAfterThrowingAdvice afterThrowingAdvice = new GPAfterThrowingAdvice (aspectMethods.get(config.getAspectAfterThrow()), aspectClass.newInstance());
                        afterThrowingAdvice.setThrowingName(config.getAspectAfterThrowingName());
                        advices.add(afterThrowingAdvice);
                    }
                    methodCache.put(m,advices);
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

3.5 GPAopProxy

GPAopProxy是代理工厂的顶层接口,其子类主要有两个:GPCglibAopProxy和GPJdkDynamicAopProxy,分别实现CGlib代理和JDK Proxy代理。


package com.tom.spring.formework.aop;
/**
 * 代理工厂的顶层接口,提供获取代理对象的顶层入口 
 */
//默认就用JDK动态代理
public interface GPAopProxy {
//获得一个代理对象
    Object getProxy();
//通过自定义类加载器获得一个代理对象
    Object getProxy(ClassLoader classLoader);
}

3.6 GPCglibAopProxy

本文未实现CglibAopProxy,感兴趣的“小伙伴”可以自行尝试。


package com.tom.spring.formework.aop;

import com.tom.spring.formework.aop.support.GPAdvisedSupport;

/**
 * 使用CGlib API生成代理类,在此不举例
 * 感兴趣的“小伙伴”可以自行实现
 */
public class GPCglibAopProxy implements GPAopProxy {
    private GPAdvisedSupport config;

    public GPCglibAopProxy(GPAdvisedSupport config){
        this.config = config;
    }

    @Override
    public Object getProxy() {
        return null;
    }

    @Override
    public Object getProxy(ClassLoader classLoader) {
        return null;
    }
}

3.7 GPJdkDynamicAopProxy

下面来看GPJdkDynamicAopProxy的实现,主要功能在invoke()方法中。从代码量来看其实不多,主要是调用了GPAdvisedSupport的getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice()方法获得拦截器链。在目标类中,每一个被增强的目标方法都对应一个拦截器链。


package com.tom.spring.formework.aop;

import com.tom.spring.formework.aop.intercept.GPMethodInvocation;
import com.tom.spring.formework.aop.support.GPAdvisedSupport;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.util.List;

/**
 * 使用JDK Proxy API生成代理类
 */
public class GPJdkDynamicAopProxy implements GPAopProxy,InvocationHandler {
    private GPAdvisedSupport config;

    public GPJdkDynamicAopProxy(GPAdvisedSupport config){
        this.config = config;
    }

    //把原生的对象传进来
    public Object getProxy(){
        return getProxy(this.config.getTargetClass().getClassLoader());
    }

    @Override
    public Object getProxy(ClassLoader classLoader) {
        return Proxy.newProxyInstance(classLoader,this.config.getTargetClass().getInterfaces(),this);
    }

    //invoke()方法是执行代理的关键入口
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
//将每一个JoinPoint也就是被代理的业务方法(Method)封装成一个拦截器,组合成一个拦截器链
        List<Object> interceptorsAndDynamicMethodMatchers = config.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(method,this.config.getTargetClass());
//交给拦截器链MethodInvocation的proceed()方法执行
        GPMethodInvocation invocation = new GPMethodInvocation(proxy,this.config.getTarget(), method,args,this.config.getTargetClass(),interceptorsAndDynamicMethodMatchers);
        return invocation.proceed();
    }
}

从代码中可以看出,从GPAdvisedSupport中获得的拦截器链又被当作参数传入GPMethodInvocation的构造方法中。那么GPMethodInvocation中到底又对方法链做了什么呢?

3.8 GPMethodInvocation

GPMethodInvocation的代码如下:


package com.tom.spring.formework.aop.intercept;

import com.tom.spring.formework.aop.aspect.GPJoinPoint;

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.List;

/**
 * 执行拦截器链,相当于Spring中ReflectiveMethodInvocation的功能
 */
public class GPMethodInvocation implements GPJoinPoint {

    private Object proxy; //代理对象
    private Method method; //代理的目标方法
    private Object target; //代理的目标对象
    private Class<?> targetClass; //代理的目标类
    private Object[] arguments; //代理的方法的实参列表
    private List<Object> interceptorsAndDynamicMethodMatchers; //回调方法链

//保存自定义属性
private Map<String, Object> userAttributes;


    private int currentInterceptorIndex = -1;

    public GPMethodInvocation(Object proxy, Object target, Method method, Object[] arguments,
                              Class<?> targetClass, List<Object> interceptorsAndDynamicMethodMatchers) {
        this.proxy = proxy;
        this.target = target;
        this.targetClass = targetClass;
        this.method = method;
        this.arguments = arguments;
        this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers = interceptorsAndDynamicMethodMatchers;
    }

    public Object proceed() throws Throwable {
//如果Interceptor执行完了,则执行joinPoint
        if (this.currentInterceptorIndex == this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers.size() - 1) {
            return this.method.invoke(this.target,this.arguments);
        }
        Object interceptorOrInterceptionAdvice =
                this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers.get(++this.currentInterceptorIndex);
//如果要动态匹配joinPoint
if (interceptorOrInterceptionAdvice instanceof GPMethodInterceptor) {
            GPMethodInterceptor mi = (GPMethodInterceptor) interceptorOrInterceptionAdvice;
            return mi.invoke(this);
        } else {
//执行当前Intercetpor

            return proceed();
        }

    }

    @Override
    public Method getMethod() {
        return this.method;
    }

    @Override
    public Object[] getArguments() {
        return this.arguments;
    }

    @Override
    public Object getThis() {
        return this.target;
    }

public void setUserAttribute(String key, Object value) {
      if (value != null) {
          if (this.userAttributes == null) {
              this.userAttributes = new HashMap<String,Object>();
          }
          this.userAttributes.put(key, value);
      }
      else {
          if (this.userAttributes != null) {
              this.userAttributes.remove(key);
          }
      }
  }


  public Object getUserAttribute(String key) {
      return (this.userAttributes != null ? this.userAttributes.get(key) : null);
  }

}

从代码中可以看出,proceed()方法才是MethodInvocation的关键所在。在proceed()中,先进行判断,如果拦截器链为空,则说明目标方法无须增强,直接调用目标方法并返回。如果拦截器链不为空,则将拦截器链中的方法按顺序执行,直到拦截器链中所有方法全部执行完毕。

4 设计AOP基础实现

4.1 GPAdvice

GPAdvice作为所有回调通知的顶层接口设计,在Mini版本中为了尽量和原生Spring保持一致,只是被设计成了一种规范,并没有实现任何功能。


/**
 * 回调通知顶层接口
 */
public interface GPAdvice {

}

4.2 GPAbstractAspectJAdvice

使用模板模式设计GPAbstractAspectJAdvice类,封装拦截器回调的通用逻辑,主要封装反射动态调用方法,其子类只需要控制调用顺序即可。


package com.tom.spring.formework.aop.aspect;

import java.lang.reflect.Method;

/**
 * 封装拦截器回调的通用逻辑,在Mini版本中主要封装了反射动态调用方法
 */
public abstract class GPAbstractAspectJAdvice implements GPAdvice {

    private Method aspectMethod;
    private Object aspectTarget;

    public GPAbstractAspectJAdvice(
            Method aspectMethod, Object aspectTarget) {
            this.aspectMethod = aspectMethod;
            this.aspectTarget = aspectTarget;
    }

    //反射动态调用方法
    protected Object invokeAdviceMethod(GPJoinPoint joinPoint,Object returnValue,Throwable ex)
            throws Throwable {
        Class<?> [] paramsTypes = this.aspectMethod.getParameterTypes();
        if(null == paramsTypes || paramsTypes.length == 0) {
            return this.aspectMethod.invoke(aspectTarget);
        }else {
            Object[] args = new Object[paramsTypes.length];
            for (int i = 0; i < paramsTypes.length; i++) {
                if(paramsTypes[i] == GPJoinPoint.class){
                    args[i] = joinPoint;
                }else if(paramsTypes[i] == Throwable.class){
                    args[i] = ex;
                }else if(paramsTypes[i] == Object.class){
                    args[i] = returnValue;
                }
            }
            return this.aspectMethod.invoke(aspectTarget,args);
        }
    }
}

4.3 GPMethodBeforeAdvice

GPMethodBeforeAdvice继承GPAbstractAspectJAdvice,实现GPAdvice和GPMethodInterceptor接口,在invoke()中控制前置通知的调用顺序。


package com.tom.spring.formework.aop.aspect;

import com.tom.spring.formework.aop.intercept.GPMethodInterceptor;
import com.tom.spring.formework.aop.intercept.GPMethodInvocation;

import java.lang.reflect.Method;

/**
 * 前置通知具体实现
 */
public class GPMethodBeforeAdvice extends GPAbstractAspectJAdvice implements GPAdvice, GPMethodInterceptor {

    private GPJoinPoint joinPoint;

    public GPMethodBeforeAdvice(Method aspectMethod, Object target) {
        super(aspectMethod, target);
    }

    public void before(Method method, Object[] args, Object target) throws Throwable {
        invokeAdviceMethod(this.joinPoint,null,null);
    }

    public Object invoke(GPMethodInvocation mi) throws Throwable {
        this.joinPoint = mi;
        this.before(mi.getMethod(), mi.getArguments(), mi.getThis());
        return mi.proceed();
    }
}

4.4 GPAfterReturningAdvice

GPAfterReturningAdvice继承GPAbstractAspectJAdvice,实现GPAdvice和GPMethodInterceptor接口,在invoke()中控制后置通知的调用顺序。


package com.tom.spring.formework.aop.aspect;

import com.tom.spring.formework.aop.intercept.GPMethodInterceptor;
import com.tom.spring.formework.aop.intercept.GPMethodInvocation;

import java.lang.reflect.Method;

/**
 * 后置通知具体实现
 */
public class GPAfterReturningAdvice extends GPAbstractAspectJAdvice implements GPAdvice, GPMethodInterceptor {

    private GPJoinPoint joinPoint;
    public GPAfterReturningAdvice(Method aspectMethod, Object target) {
        super(aspectMethod, target);
    }

    @Override
    public Object invoke(GPMethodInvocation mi) throws Throwable {
        Object retVal = mi.proceed();
        this.joinPoint = mi;
        this.afterReturning(retVal, mi.getMethod(), mi.getArguments(), mi.getThis());
        return retVal;
    }

    public void afterReturning(Object returnValue, Method method, Object[] args,Object target) throws Throwable{
        invokeAdviceMethod(joinPoint,returnValue,null);
    }

}

4.5 GPAfterThrowingAdvice

GPAfterThrowingAdvice继承GPAbstractAspectJAdvice,实现GPAdvice和GPMethodInterceptor接口,在invoke()中控制异常通知的调用顺序。


package com.tom.spring.formework.aop.aspect;

import com.tom.spring.formework.aop.intercept.GPMethodInterceptor;
import com.tom.spring.formework.aop.intercept.GPMethodInvocation;

import java.lang.reflect.Method;

/**
 * 异常通知具体实现
 */
public class GPAfterThrowingAdvice extends GPAbstractAspectJAdvice implements GPAdvice, GPMethodInterceptor {

    private String throwingName;
    private GPMethodInvocation mi;

    public GPAfterThrowingAdvice(Method aspectMethod, Object target) {
        super(aspectMethod, target);
    }

    public void setThrowingName(String name) {
        this.throwingName = name;
    }

    @Override
    public Object invoke(GPMethodInvocation mi) throws Throwable {
        try {
            return mi.proceed();
        }catch (Throwable ex) {
            invokeAdviceMethod(mi,null,ex.getCause());
            throw ex;
        }
    }
}

感兴趣的“小伙伴”可以参看Spring源码,自行实现环绕通知的调用逻辑。

4.6 接入getBean()方法

在上面的代码中,我们已经完成了Spring AOP模块的核心功能,那么接下如何集成到IoC容器中去呢?找到GPApplicationContext的getBean()方法,我们知道getBean()中负责Bean初始化的方法其实就是instantiateBean(),在初始化时就可以确定是否返回原生Bean或Proxy Bean。代码实现如下:


//传一个BeanDefinition,返回一个实例Bean
private Object instantiateBean(GPBeanDefinition beanDefinition){
    Object instance = null;
    String className = beanDefinition.getBeanClassName();
    try{

        //因为根据Class才能确定一个类是否有实例
        if(this.singletonBeanCacheMap.containsKey(className)){
            instance = this.singletonBeanCacheMap.get(className);
        }else{
            Class<?> clazz = Class.forName(className);
            instance = clazz.newInstance();

            GPAdvisedSupport config = instantionAopConfig(beanDefinition);
            config.setTargetClass(clazz);
            config.setTarget(instance);

            if(config.pointCutMatch()) {
                instance = createProxy(config).getProxy();
            }
		  this.factoryBeanObjectCache.put(className,instance);
            this.singletonBeanCacheMap.put(beanDefinition.getFactoryBeanName(),instance);
        }

        return instance;
    }catch (Exception e){
        e.printStackTrace();
    }

    return null;
}

private GPAdvisedSupport instantionAopConfig(GPBeanDefinition beanDefinition) throws  Exception{

    GPAopConfig config = new GPAopConfig();
    config.setPointCut(reader.getConfig().getProperty("pointCut"));
    config.setAspectClass(reader.getConfig().getProperty("aspectClass"));
    config.setAspectBefore(reader.getConfig().getProperty("aspectBefore"));
    config.setAspectAfter(reader.getConfig().getProperty("aspectAfter"));
    config.setAspectAfterThrow(reader.getConfig().getProperty("aspectAfterThrow"));
    config.setAspectAfterThrowingName(reader.getConfig().getProperty("aspectAfterThrowingName"));

    return new GPAdvisedSupport(config);
}

private GPAopProxy createProxy(GPAdvisedSupport config) {
    Class targetClass = config.getTargetClass();
    if (targetClass.getInterfaces().length > 0) {
        return new GPJdkDynamicAopProxy(config);
    }
    return new GPCglibAopProxy(config);
}

从上面的代码中可以看出,在instantiateBean()方法中调用createProxy()决定代理工厂的调用策略,然后调用代理工厂的proxy()方法创建代理对象。最终代理对象将被封装到BeanWrapper中并保存到IoC容器。

5 织入业务代码

通过前面的代码编写,所有的核心模块和底层逻辑都已经实现,“万事俱备,只欠东风。”接下来,该是“见证奇迹的时刻了”。我们来织入业务代码,做一个测试。创建LogAspect类,实现对业务方法的监控。主要记录目标方法的调用日志,获取目标方法名、实参列表、每次调用所消耗的时间。

5.1 LogAspect

LogAspect的代码如下:


package com.tom.spring.demo.aspect;

import com.tom.spring.formework.aop.aspect.GPJoinPoint;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.Arrays;

/**
 * 定义一个织入的切面逻辑,也就是要针对目标代理对象增强的逻辑
 * 本类主要完成对方法调用的监控,监听目标方法每次执行所消耗的时间
 */
@Slf4j
public class LogAspect {

    //在调用一个方法之前,执行before()方法
    public void before(GPJoinPoint joinPoint){
        joinPoint.setUserAttribute("startTime_" + joinPoint.getMethod().getName(),System.currentTimeMillis());
        //这个方法中的逻辑是由我们自己写的
        log.info("Invoker Before Method!!!" +
                "\nTargetObject:" +  joinPoint.getThis() +
                "\nArgs:" + Arrays.toString(joinPoint.getArguments()));
    }

    //在调用一个方法之后,执行after()方法
    public void after(GPJoinPoint joinPoint){
        log.info("Invoker After Method!!!" +
                "\nTargetObject:" +  joinPoint.getThis() +
                "\nArgs:" + Arrays.toString(joinPoint.getArguments()));
        long startTime = (Long) joinPoint.getUserAttribute("startTime_" + joinPoint.getMethod().getName());
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("use time :" + (endTime - startTime));
    }

    public void afterThrowing(GPJoinPoint joinPoint, Throwable ex){
        log.info("出现异常" +
                "\nTargetObject:" +  joinPoint.getThis() +
                "\nArgs:" + Arrays.toString(joinPoint.getArguments()) +
                "\nThrows:" + ex.getMessage());
    }
}

通过上面的代码可以发现,每一个回调方法都加了一个参数GPJoinPoint,还记得GPJoinPoint为何物吗?事实上,GPMethodInvocation就是GPJoinPoint的实现类。而GPMethodInvocation又是在GPJdkDynamicAopPorxy的invoke()方法中实例化的,即每个被代理对象的业务方法会对应一个GPMethodInvocation实例。也就是说,MethodInvocation的生命周期是被代理对象中业务方法的生命周期的对应。前面我们已经了解,调用GPJoinPoint的setUserAttribute()方法可以在GPJoinPoint中自定义属性,调用getUserAttribute()方法可以获取自定义属性的值。
在LogAspect的before()方法中,在GPJoinPoint中设置了startTime并赋值为系统时间,即记录方法开始调用时间到MethodInvocation的上下文。在LogAspect的after()方法中获取startTime,再次获取的系统时间保存到endTime。在AOP拦截器链回调中,before()方法肯定在after()方法之前调用,因此两次获取的系统时间会形成一个时间差,这个时间差就是业务方法执行所消耗的时间。通过这个时间差,就可以判断业务方法在单位时间内的性能消耗,是不是设计得非常巧妙?事实上,市面上几乎所有的系统监控框架都是基于这样一种思想来实现的,可以高度解耦并减少代码侵入。

5.2 IModifyService

为了演示异常回调通知,我们给之前定义的IModifyService接口的add()方法添加了抛出异常的功能,看下面的代码实现:


package com.tom.spring.demo.service;

/**
 * 增、删、改业务
  */
public interface IModifyService {

   /**
    * 增加
    */
   String add(String name, String addr) throws Exception;
   
   /**
    * 修改
    */
   String edit(Integer id, String name);
   
   /**
    * 删除
    */
   String remove(Integer id);
   
}

5.3 ModifyService

ModifyService的代码如下:


package com.tom.spring.demo.service.impl;

import com.tom.spring.demo.service.IModifyService;
import com.tom.spring.formework.annotation.GPService;

/**
 * 增、删、改业务
 */
@GPService
public class ModifyService implements IModifyService {

   /**
    * 增加
    */
   public String add(String name,String addr) throws Exception {
      throw new Exception("故意抛出异常,测试切面通知是否生效");
//    return "modifyService add,name=" + name + ",addr=" + addr;
   }

   /**
    * 修改
    */
   public String edit(Integer id,String name) {
      return "modifyService edit,id=" + id + ",name=" + name;
   }

   /**
    * 删除
    */
   public String remove(Integer id) {
      return "modifyService id=" + id;
   }
}

6 运行效果演示

在浏览器中输入 http://localhost/web/add.json?name=Tom&addr=HunanChangsha ,就可以直观明了地看到Service层抛出的异常信息,如下图所示。

控制台输出如下图所示。

file

通过控制台输出,可以看到异常通知成功捕获异常信息,触发了GPMethodBeforeAdvice 和GPAfterThrowingAdvice,而并未触发GPAfterReturningAdvice,符合我们的预期。
下面再做一个测试,输入 http://localhost/web/query.json?name=Tom ,结果如下图所示:

30个类手写Spring核心原理之AOP代码织入(5)_第1张图片

控制台输出如下图所示:

30个类手写Spring核心原理之AOP代码织入(5)_第2张图片

通过控制台输出可以看到,分别捕获了前置通知、后置通知,并打印了相关信息,符合我们的预期。

至此AOP模块大功告成,是不是有一种小小的成就感,跃跃欲试?在整个Mini版本实现中有些细节没有过多考虑,更多的是希望给“小伙伴们”提供一种学习源码的思路。手写源码不是为了重复造轮子,也不是为了装“高大上”,其实只是我们推荐给大家的一种学习方式。
关注微信公众号『 Tom弹架构 』回复“Spring”可获取完整源码。

30个类手写Spring核心原理之AOP代码织入(5)_第3张图片

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