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Java 中反射、注解、动态代理、AOP 之间的联系

作者:菜皮日记
  • 2023-09-09
    北京
  • 本文字数:4286 字

    阅读完需:约 14 分钟

AOP 和 Aspect 是什么?

AOP 即 Aspect Orient Programming 是以一种编程范式,在不同业务中横着切一刀形成一个切面,在此切面上做一些相同的事情。Aspect 就是切面。

规定了一些概念性的东西:

  • Pointcut:是一个(组)基于正则表达式的表达式,有点绕,就是说他本身是一个表达式,但是他是基于正则语法的。通常一个 pointcut,会选取程序中的某些我们感兴趣的执行点,或者说是程序执行点的集合。

  • JoinPoint:通过 pointcut 选取出来的集合中的具体的一个执行点,我们就叫 JoinPoint.

  • Advice:在选取出来的 JoinPoint 上要执行的操作、逻辑。关于5种类型,我不多说,不懂的同学自己补基础。

  • Aspect:就是我们关注点的模块化。这个关注点可能会横切多个对象和模块,事务管理是横切关注点的很好的例子。它是一个抽象的概念,从软件的角度来说是指在应用程序不同模块中的某一个领域或方面。又 pointcut 和 advice 组成。

  • Weaving:把切面应用到目标对象来创建新的 advised 对象的过程。

这些都是概念性的东西。本意是期望通过抽离相同业务逻辑,通过将增强代码动态织入(将增强代理和原有代码结合到一起形成增强后的代码),实现一次编写到处使用。

动态代理和 AOP 关系

动态代理跟 AOP 的思想跟代理有相似之处,都是代码复用。一套增强代码复用到不同地方。区别在于指定复用的方式不同。

动态代理指定增强代码复用在哪里是通过手动编写被代理类来的,而 AOP 则是声明式的,之后通过其他方式自动创建出代理类。类似于一个是命令式,一个是声明式。AOP 是动态代理的一次简化,隐藏了实现细节,让编写和使用动态代理更加简便。

但无论怎么简化,根本都是要生成代理类,只不过这个过程是编译期做,还是在运行时做,是开发人员手动编写还是框架自动生成。

AspectJ 就是编译期生成,可以由开发人员手动执行命令,也可以放在 maven 等自动执行。

Spring AOP 则是使用 JDK 或 CGLib 动态代理,在运行时动态生成的。

AspectJ 和 Spring AOP 都是什么关系

AspectJ 是 eclipse 下的项目,是一个 AOP 的实现框架,是一种对 Java 语言的扩展语言,在编译器将原来的 Java 代码中织入增强代码,生成增强后的 class 文件。

AspectJ 分为

  • 编译时织入:通过 ajc 用编译生成 class 文件

  • 编译后织入:已经 javac 生成 class 文件后,通过处理 class 文件得到新的织入后的 class 文件

  • 加载时织入(LTW):通过 java agent 机制在内存中操作类文件,可以不需要 ajc 的支持做到动态织入。

AspectJ 有自己的语法和编译命令,pointcut 定义切点,after 定义通知等。

下面是编译时织入的例子

// 定义被增强类public class App {
    public void say() {        System.out.println("App say");    }
    public static void main(String[] args) {        App app = new App();        app.say();    }}
// 定义切面public aspect AjAspect {
    // 切入点    pointcut say():            execution(* App.say(..));
    // 前置通知    before(): say() {        System.out.println("AjAspect before say");    }    // 后置通知    after(): say() {        System.out.println("AjAspect after say");    }}
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AspectJ 语法是 Java 的扩展,所以 javac 无法编译,需要使用 AspectJ 提供的编译命令 ajc:

#!/usr/bin/env bash
ASPECTJ_TOOLS=/home/myths/.m2/repository/org/aspectj/aspectjtools/1.8.9/aspectjtools-1.8.9.jarASPECTJ_RT=/home/myths/.m2/repository/org/aspectj/aspectjrt/1.8.9/aspectjrt-1.8.9.jar
java -jar $ASPECTJ_TOOLS -cp $ASPECTJ_RT -sourceroots .
复制代码

生成 class 文件:

// AjAspect 文件import java.io.PrintStream;import org.aspectj.lang.NoAspectBoundException;
public class AjAspect{  private static Throwable ajc$initFailureCause;  public static final AjAspect ajc$perSingletonInstance;    public static AjAspect aspectOf()  {    if (ajc$perSingletonInstance == null) {      throw new NoAspectBoundException("AjAspect", ajc$initFailureCause);    }    return ajc$perSingletonInstance;  }    public static boolean hasAspect()  {    return ajc$perSingletonInstance != null;  }    private static void ajc$postClinit()  {    ajc$perSingletonInstance = new AjAspect();  }    static  {    try    {          }    catch (Throwable localThrowable)    {      ajc$initFailureCause = localThrowable;    }  }    public void ajc$before$AjAspect$1$682722c()  {    System.out.println("AjAspect before say");  }    public void ajc$after$AjAspect$2$682722c()  {    System.out.println("AjAspect after say");  }}
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// App.class 文件import java.io.PrintStream;
public class App{  public void say()  {    try    {      // 先调用 AjAspect 的 before,在执行原有的 say 方法内容      AjAspect.aspectOf().ajc$before$AjAspect$1$682722c();System.out.println("App say");    }    catch (Throwable localThrowable)    {      // 最后调用 AjAspect 的 after      AjAspect.aspectOf().ajc$after$AjAspect$2$682722c();throw localThrowable;    }    AjAspect.aspectOf().ajc$after$AjAspect$2$682722c();  }    public static void main(String[] args)  {    App app = new App();    app.say();  }}
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Spring AOP 常常与 AspectJ 混在一起,因为 Spring AOP 使用了 AspectJ 的注解,如:

package com.ywsc.fenfenzhong.aspectj.learn;import org.aspectj.lang.annotation.After;import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;import org.springframework.stereotype.Component;@Aspect@Componentpublic class LogAspect {     @After("execution(* com.ywsc.fenfenzhong.aspectj.learn.SayHelloService.*(..))")     public void log(){         System.out.println("记录日志 ...");     }}
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代码中的 @Aspect、@After 都是 org.aspectj.lang.annotation 包中的注解。

虽然 spring 中使用了这些 AspectJ 的注解定义 AOP,但实际织入则用的是动态代理,是运行时动态执行的,而没用使用 AspectJ 在编译器织入。

Spring 中通过解析标注有 @Aspect 注解的类,通过反射和动态代理的方式生成代理类实现增强。

定义注解:

@Target(ElementType.METHOD)@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public @interface Log {    String value() default "";}
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编写 Aspect 切面:

@Aspect@Componentpublic class SysLogAspect {    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(SysLogAspect.class);
    @Pointcut("@annotation(com.aldeo.common.annotation.Log)")    public void logPointCut() {    }
    @Around("logPointCut()")    public Object around(ProceedingJoinPoint point) throws Throwable {        long beginTime = System.currentTimeMillis();        // 目标方法        Object result = point.proceed();        long time = System.currentTimeMillis() - beginTime;            Log syslog = method.getAnnotation(Log.class);        if (syslog != null) {            // 注解上的描述            LOGGER.info(syslog.value());        }              // 保存日志        try {            saveLog(point, time);        } catch (Exception e) {            LOGGER.error("==================================> saveSysLog.around.exception: " + e.getMessage(), e);        }        return result;    }
复制代码

在指定方法上标注注解,使用切面,实现 AOP 编程

@Log("测试自定义注解")public String restPassword(){    return "成功";}
复制代码

Springboot 中的 AOP 实现是基于 JDK 还是 CGLib?

默认是:

  • 如果代理对象有接口,就用 JDK 动态代理

  • 如果代理对象没有接口,那么就直接是 Cglib 动态代理。

SpringBoot 2.0 之后提供了一个配置项 spring.aop.proxy-target-class,他的自动配置文件中可以看到:

@Configuration@ConditionalOnClass({ EnableAspectJAutoProxy.class, Aspect.class, Advice.class, AnnotatedElement.class })@ConditionalOnProperty(prefix = "spring.aop", name = "auto", havingValue = "true", matchIfMissing = true)public class AopAutoConfiguration {
 @Configuration @EnableAspectJAutoProxy(proxyTargetClass = false) @ConditionalOnProperty(prefix = "spring.aop", name = "proxy-target-class", havingValue = "false", matchIfMissing = false) public static class JdkDynamicAutoProxyConfiguration {
 }
 @Configuration @EnableAspectJAutoProxy(proxyTargetClass = true) @ConditionalOnProperty(prefix = "spring.aop", name = "proxy-target-class", havingValue = "true", matchIfMissing = true) public static class CglibAutoProxyConfiguration {
 }
}
复制代码

如果此配置没有配置,或配置成了 true,都是用 CGlib,只有配置成 false 时才使用 JDK。

参考:

  • 原生 AspectJ 用法分析以及 Spring-AOP 原理分析:https://blog.mythsman.com/post/5d301cf2976abc05b34546be/

  • Spring Boot 中的 AOP,到底是 JDK 动态代理还是 Cglib 动态代理?:https://bbs.huaweicloud.com/blogs/detail/314044

  • Spring AOP,AspectJ, CGLIB 有点晕:https://www.jianshu.com/p/fe8d1e8bd63e

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