AOP概述
軟件的編程語言最終的目的就是用更自然更靈活的方式模擬世界，從原始機器語言到過程語言再到面向?qū)ο蟮恼Z言，我們看到編程語言在一步步用更自然、更強大的方式描述軟件。AOP是軟件開發(fā)思想的一個飛躍，AOP的引入將有效彌補OOP的不足，OOP和AOP分別從縱向和橫向?qū)浖M(jìn)行抽象，有效地消除重復(fù)性的代碼，使代碼以更優(yōu)雅的更有效的方式進(jìn)行邏輯表達(dá)。
AOP有三種植入切面的方法：其一是編譯期織入，這要求使用特殊的Java編譯器，AspectJ是其中的代表者；其二是類裝載期織入，而這要求使用特殊的類裝載器，AspectJ和AspectWerkz是其中的代表者；其三為動態(tài)代理織入，在運行期為目標(biāo)類添加增強生成子類的方式，Spring AOP采用動態(tài)代理織入切面。
Spring AOP使用了兩種代理機制，一種是基于JDK的動態(tài)代理，另一種是基于CGLib的動態(tài)代理，之所以需要兩種代理機制，很大程度上是因為JDK本身只提供基于接口的代理，不支持類的代理。
基于JDK的代理和基于CGLib的代理是Spring AOP的核心實現(xiàn)技術(shù)，認(rèn)識這兩代理技術(shù)，有助于探究Spring AOP的實現(xiàn)機理。只要你愿意，你甚至可以拋開Spring，提供自己的AOP實現(xiàn)。
帶有橫切邏輯的實例
???
首先，我們來看一個無法通過OOP進(jìn)行抽象的重復(fù)代碼邏輯，它們就是AOP改造的主要對象。下面，我們通過一個業(yè)務(wù)方法性能監(jiān)視的實例了解橫切邏輯。業(yè)務(wù)方法性能監(jiān)視，在每一個業(yè)務(wù)方法調(diào)用之前開始監(jiān)視，業(yè)務(wù)方法結(jié)束后結(jié)束監(jiān)視并給出性能報告：
代碼清單 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) ...{
????????? //開始性能監(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);
? }
? //結(jié)束監(jiān)視、并給出性能報告信息
? PerformanceMonitor.end();
?}
?public void removeForum(int forumId) ...{
? //開始性能監(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);
? }
???????? //結(jié)束監(jiān)視、并給出性能報告信息
? PerformanceMonitor.end();
?}
}
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代碼清單 2中粗體表示的代碼就是具有橫切特征的代碼，需要進(jìn)行性能監(jiān)視的每個業(yè)務(wù)方法的前后都需要添加類似的性能監(jiān)視語句。
???
我們保證實例的完整性，我們提供了一個非常簡單的性能監(jiān)視實現(xiàn)類，如所示代碼清單 3所示：
代碼清單 3 PerformanceMonitor
package com.baobaotao.proxy;
public class PerformanceMonitor {
? //通過一個ThreadLocal保存線程相關(guān)的性能監(jiān)視信息
?private static ThreadLocal<MethodPerformace> performaceRecord =
new ThreadLocal<MethodPerformace>();
?public static void begin(String method) {
? System.out.println("begin monitor...");
? MethodPerformace mp = new MethodPerformace(method);
? performaceRecord.set(mp);
?}
?public static void end() {
? System.out.println("end monitor...");
? MethodPerformace mp = performaceRecord.get();
? mp.printPerformace(); //打印出業(yè)務(wù)方法性能監(jiān)視的信息
?}
}
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PerformanceMonitor提供了兩個方法，begin(String method)方法開始對某個業(yè)務(wù)類方法的監(jiān)視，method為業(yè)務(wù)方法的簽名，而end()方法結(jié)束對業(yè)務(wù)方法的監(jiān)視，并給出性能監(jiān)視的信息。由于每一個業(yè)務(wù)方法都必須單獨記錄性能監(jiān)視數(shù)據(jù)，所以我們使用了ThreadLocal，ThreadLocal是削除非線程安全狀態(tài)的不二法寶。ThreadLocal中的元素為方法性能記錄對象MethodPerformace，它的代碼如下所示：
代碼清單 4 MethodPerformace
package com.baobaotao.proxy;
public class MethodPerformace {
?private long begin;
?private long end;
?private String serviceMethod;
??? public MethodPerformace(String serviceMethod){
?????? this.serviceMethod = serviceMethod;
?????? this.begin = System.currentTimeMillis();//記錄方法調(diào)用開始時的系統(tǒng)時間
??? }
??? public void printPerformace(){
??????? //以下兩行程序得到方法調(diào)用后的系統(tǒng)時間，并計算出方法執(zhí)行花費時間
??????? end = System.currentTimeMillis();
??????? long elapse = end - begin;
??????? //報告業(yè)務(wù)方法執(zhí)行時間
??????? System.out.println(serviceMethod+"花費"+elapse+"毫秒。");
??? }
}
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#p#
通過下面代碼測試這個擁有方法性能監(jiān)視能力的業(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);
?}
}
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我們得到以下的輸出信息：
begin monitor...
模擬刪除Forum記錄:10
end monitor...
com.baobaotao.proxy.ForumServiceImpl.removeForum花費47毫秒。
begin monitor...
模擬刪除Topic記錄:1012
end monitor...
com.baobaotao.proxy.ForumServiceImpl.removeTopic花費16毫秒。
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如實例所示，要對業(yè)務(wù)類進(jìn)行性能監(jiān)視，就必須在每個業(yè)務(wù)類方法的前后兩處添加上重復(fù)性的開啟性能監(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)視代碼破壞了作為業(yè)務(wù)類ForumServiceImpl的純粹性。下面，我們分別JDK動態(tài)代理和CGLib動態(tài)代理技術(shù)，將業(yè)務(wù)方法中開啟和結(jié)束性能監(jiān)視的這些橫切代碼從業(yè)務(wù)類中完成移除。
JDK動態(tài)代理
???
在JDK 1.3以后提供了動態(tài)代理的技術(shù)，允許開發(fā)者在運行期創(chuàng)建接口的代理實例。在Sun剛推出動態(tài)代理時，還很難想象它有多大的實際用途，現(xiàn)在我們終于發(fā)現(xiàn)動態(tài)代理是實現(xiàn)AOP的絕好底層技術(shù)。
???
JDK的動態(tài)代理主要涉及到j(luò)ava.lang.reflect包中的兩個類：Proxy和InvocationHandler。其中InvocationHandler是一個接口，可以通過實現(xiàn)該接口定義橫切邏輯，在并通過反射機制調(diào)用目標(biāo)類的代碼，動態(tài)將橫切邏輯和業(yè)務(wù)邏輯編織在一起。
??
而Proxy為InvocationHandler實現(xiàn)類動態(tài)創(chuàng)建一個符合某一接口的代理實例。這樣講一定很抽象，我們馬上著手動用Proxy和InvocationHandler這兩個魔法戒對上一節(jié)中的性能監(jiān)視代碼進(jìn)行AOP式的改造。
???
首先，我們從業(yè)務(wù)類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，如所示：
代碼清單 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);
? }
?? ②
?}
?public void removeForum(int forumId) {
???????? ①
? System.out.println("模擬刪除Forum記錄:"+forumId);
? try {
?? Thread.currentThread().sleep(40);
? } catch (Exception e) {
?? throw new RuntimeException(e);
? }
???????? ②
?}
}
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在代碼清單 5中的①和②處，原來的性能監(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)類中移除的橫切代碼當(dāng)然還得找到一個寄居之所，InvocationHandler就是橫切代碼的家園樂土，我們將性能監(jiān)視的代碼安置在PerformaceHandler中，如代碼清單 6所示：
代碼清單 6 PerformaceHandler
package com.baobaotao.proxy;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
public class PerformaceHandler implements InvocationHandler {
??? private Object target;
?public PerformaceHandler(Object target){//①target為目標(biāo)的業(yè)務(wù)類
? this.target = target;
?}
?public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
?? throws Throwable {
? PerformanceMonitor.begin(target.getClass().getName()+"."+ method.getName());
? Object obj = method.invoke(target, args);//②通過反射方法調(diào)用目標(biāo)業(yè)務(wù)類的業(yè)務(wù)方法
? PerformanceMonitor.end();
? return obj;
?}
}
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粗體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，而不是原來那樣星灑各處。大家注意②處的method.invoke()，該語句通過反射的機制調(diào)用目標(biāo)對象的方法，這樣InvocationHandler的invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)方法就將橫切代碼和目標(biāo)業(yè)務(wù)類代碼編織到一起了，所以我們可以將InvocationHandler看成是業(yè)務(wù)邏輯和橫切邏輯的編織器。下面，我們對這段代碼做進(jìn)一步的說明。
#p#
首先，我們實現(xiàn)InvocationHandler接口，該接口定義了一個 invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)的方法，proxy是代理實例，一般不會用到；method是代理實例上的方法，通過它可以發(fā)起對目標(biāo)類的反射調(diào)用；args是通過代理類傳入的方法參數(shù)，在反射調(diào)用時使用。
???
此外，我們在構(gòu)造函數(shù)里通過target傳入真實的目標(biāo)對象，如①處所示，在接口方法invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)里，將目標(biāo)類實例傳給method.invoke()方法，通過反射調(diào)用目標(biāo)類方法，如②所示。
???
下面，我們通過Proxy結(jié)合PerformaceHandler創(chuàng)建ForumService接口的代理實例，如代碼清單 7所示：
代碼清單 7 TestForumService：創(chuàng)建代理實例
package com.baobaotao.proxy;
import java.lang.reflect.Proxy;
public class TestForumService {
?public static void main(String[] args) {
? ForumService target = new ForumServiceImpl();//①目標(biāo)業(yè)務(wù)類
//② 將目標(biāo)業(yè)務(wù)類和橫切代碼編織到一起
? PerformaceHandler handler = new PerformaceHandler(target);
???????? //③為編織了目標(biāo)業(yè)務(wù)類邏輯和性能監(jiān)視橫切邏輯的handler創(chuàng)建代理類
? ForumService proxy = (ForumService) Proxy.newProxyInstance(
target.getClass().getClassLoader(),
??? target.getClass().getInterfaces(),
?handler);
???????? //④ 操作代理實例
? proxy.removeForum(10);
? proxy.removeTopic(1012);
?}
}
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上面的代碼完成了業(yè)務(wù)類代碼和橫切代碼編織和接口代理實例生成的工作，其中在②處，我們將ForumService實例編織為一個包含性能監(jiān)視邏輯的PerformaceHandler實例，然后在③處，通過Proxy的靜態(tài)方法newProxyInstance()為融合了業(yè)務(wù)類邏輯和性能監(jiān)視邏輯的handler創(chuàng)建一個ForumService接口的代理實例，該方法的第一個入?yún)轭惣虞d器，第二個入?yún)閯?chuàng)建的代理實例所要實現(xiàn)的一組接口，第三個參數(shù)是整合了業(yè)務(wù)邏輯和橫切邏輯的編織器對象。
按照③處的設(shè)置方式，這個代理實例就實現(xiàn)了目標(biāo)業(yè)務(wù)類的所有接口，也即ForumServiceImpl的ForumService接口。這樣，我們就可以按照調(diào)用ForumService接口的實例相同的方式調(diào)用代理實例，如④所示。運行以上的代碼，輸出以下的信息：
begin monitor...
模擬刪除Forum記錄:10
end monitor...
com.baobaotao.proxy.ForumServiceImpl.removeForum花費47毫秒。
begin monitor...
模擬刪除Topic記錄:1012
end monitor...
com.baobaotao.proxy.ForumServiceImpl.removeTopic花費26毫秒。
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我們發(fā)現(xiàn)，程序的運行效果和直接在業(yè)務(wù)類中編寫性能監(jiān)視邏輯的效果一致，但是在這里，原來分散的橫切邏輯代碼已經(jīng)被我們抽取到PerformaceHandler中。當(dāng)其它業(yè)務(wù)類（如UserService、SystemService等）的業(yè)務(wù)方法也需要使用性能監(jiān)視時，我們只要按照以上的方式，分別為它們創(chuàng)建代理對象就可以了。下面，我們用時序圖描述調(diào)用關(guān)系，進(jìn)一步代理實例的本質(zhì)，如圖1所示：
?
圖1：代理實例的時序圖
???
我們在上圖中特別使用虛線陰影的方式對通過代理器創(chuàng)建的ForumService實例進(jìn)行凸顯，該實例內(nèi)部利用PerformaceHandler整合橫切邏輯和業(yè)務(wù)邏輯。調(diào)用者調(diào)用代理對象的的removeForum()和removeTopic()方法時，上圖的內(nèi)部調(diào)用時序清晰地告訴了我們實際上所發(fā)生的一切。
CGLib動態(tài)代理
??
使用JDK創(chuàng)建代理有一個限制，即它只能為接口創(chuàng)建代理，這一點我們從Proxy的接口方法newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces, InvocationHandler h)就看得很清楚，第三個入?yún)nterfaces就是為代理實例指定的實現(xiàn)接口。雖然，面向接口的編程被很多很有影響力人（包括Rod Johnson）的推崇，但在實際開發(fā)中，開發(fā)者也遇到了很多困惑：難道對一個簡單業(yè)務(wù)表的操作真的需要創(chuàng)建5個類（領(lǐng)域?qū)ο箢悺ao接口，Dao實現(xiàn)類，Service接口和Service實現(xiàn)類）嗎？對于這一問題，我們還是留待大家進(jìn)一步討論。現(xiàn)在的問題是：對于沒有通過接口定義業(yè)務(wù)方法的類，如何動態(tài)創(chuàng)建代理實例呢？JDK的代理技術(shù)顯然已經(jīng)黔驢技窮，CGLib作為一個替代者，填補了這個空缺。你可以從http://cglib.sourceforge.net/獲取CGLib的類包，也可以直接從Spring的關(guān)聯(lián)類庫lib/cglib中獲取類包。
#p#
??
CGLib采用非常底層的字節(jié)碼技術(shù)，可以為一個類創(chuàng)建子類，并在子類中采用方法攔截的技術(shù)攔截所有父類方法的調(diào)用，并在攔截方法相應(yīng)地織入橫切邏輯。下面，我們采用CGLib技術(shù)，編寫一個可以為任何類創(chuàng)建織入性能監(jiān)視橫切邏輯的代理對象的代理器，如代碼清單 8所示：
代碼清單 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)置需要創(chuàng)建子類的類
? enhancer.setCallback(this);
? return enhancer.create(); ②通過字節(jié)碼技術(shù)動態(tài)創(chuàng)建子類實例
?}
?public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args,
?? MethodProxy proxy) throws Throwable {
? PerformanceMonitor.begin(obj.getClass().getName()+"."+method.getName());
? Object result=proxy.invokeSuper(obj, args); ③ 通過代理類調(diào)用父類中的方法
? PerformanceMonitor.end();
? return result;
?}
}
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在上面代碼中，你可以通過getProxy(Class clazz)為一個類創(chuàng)建動態(tài)代理對象，該代理對象是指定類clazz的子類。在這個代理對象中，我們織入性能監(jiān)視的橫切邏輯（粗體部分）。intercept(Object obj, Method method, Object[] args,MethodProxy proxy)是CGLib定義的Inerceptor接口的方法，obj表示父類的實例，method為父類方法的反射對象，args為方法的動態(tài)入?yún)ⅲ鴓roxy為代理類實例。
???
下面，我們通過CglibProxy為ForumServiceImpl類創(chuàng)建代理對象，并測試代理對象的方法，如代碼清單 9所示：
代碼清單 9 TestForumService：測試Cglib創(chuàng)建的代理類
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 通過動態(tài)生成子類的方式創(chuàng)建代理對象
(ForumServiceImpl )proxy.getProxy(ForumServiceImpl.class);
?? forumService.removeForum(10);
?? forumService.removeTopic(1023);
?}
}
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在①中，我們通過CglibProxy為ForumServiceImpl動態(tài)創(chuàng)建了一個織入性能監(jiān)視邏輯的代理對象，并調(diào)用了代理對象的業(yè)務(wù)方法。運行上面的代碼，輸入以下的信息：
begin monitor...
模擬刪除Forum記錄:10
end monitor...
com.baobaotao.proxy.ForumServiceImpl$$EnhancerByCGLIB$$2a9199c0.removeForum花費47毫秒。
begin monitor...
模擬刪除Topic記錄:1023
end monitor...
com.baobaotao.proxy.ForumServiceImpl$$EnhancerByCGLIB$$2a9199c0.removeTopic花費16毫秒。
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觀察以上的輸出，除了發(fā)現(xiàn)兩個業(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)代理類的名字是com.baobaotao.proxy.ForumServiceImpl$$EnhancerByCGLIB$$2a9199c0，這個特殊的類就是CGLib為ForumServiceImpl所動態(tài)創(chuàng)建的子類。
小結(jié)
?????
Spring AOP在底層就是利用JDK動態(tài)代理或CGLib動態(tài)代理技術(shù)為目標(biāo)Bean織入橫切邏輯。在這里，我們對以上兩節(jié)動態(tài)創(chuàng)建代理對象做一個小結(jié)。
在PerformaceHandler和CglibProxy中，有三點值得注意的地方是：第一，目標(biāo)類的所有方法都被添加了性能監(jiān)視橫切的代碼，而有時，這并不是我們所期望的，我們可能只希望對業(yè)務(wù)類中的某些方法織入橫切代碼；第二，我們手工指定了織入橫切代碼的織入點，即在目標(biāo)類業(yè)務(wù)方法的開始和結(jié)束前調(diào)用；第三，我們手工編寫橫切代碼。以上三個問題，在AOP中占用重要的地位，因為Spring AOP的主要工作就是圍繞以上三點展開：Spring AOP通過Pointcut（切點）指定在哪些類的哪些方法上施加橫切邏輯，通過Advice（增強）描述橫切邏輯和方法的具體織入點（方法前、方法后、方法的兩端等），此外，Spring還通過Advisor（切面）組合Pointcut和Advice。有了Advisor的信息，Spring就可以利用JDK或CGLib的動態(tài)代理技術(shù)為目標(biāo)Bean創(chuàng)建織入切面的代理對象了。
JDK動態(tài)代理所創(chuàng)建的代理對象，在JDK 1.3下，性能強差人意。雖然在高版本的JDK中，動態(tài)代理對象的性能得到了很大的提高，但是有研究表明，CGLib所創(chuàng)建的動態(tài)代理對象的性能依舊比JDK的所創(chuàng)建的代理對象的性能高不少（大概10倍）。而CGLib在創(chuàng)建代理對象時性能卻比JDK動態(tài)代理慢很多（大概8倍），所以對于singleton的代理對象或者具有實例池的代理，因為不需要頻繁創(chuàng)建代理對象，所以比較適合用CGLib動態(tài)代理技術(shù)，反之適合用JDK動態(tài)代理技術(shù)。此外，由于CGLib采用生成子類的技術(shù)創(chuàng)建代理對象，所以不能對目標(biāo)類中的final方法進(jìn)行代理。