Spring源码分析：AOP源码解析（上篇）

摘要

本文是Spring源码分析系列之一，探究AOP的实现原理分析。

原文出处： 五月的仓颉

前言

前面写了六篇文章详细地分析了Spring Bean加载流程，这部分完了之后就要进入一个比较困难的部分了，就是AOP的实现原理分析。为了探究AOP实现原理，首先定义几个类，一个Dao接口：

public interface Dao {
    public void select();
    public void insert();
}

Dao接口的实现类DaoImpl：

public class DaoImpl implements Dao {

    @Override
    public void select() {
        System.out.println("Enter DaoImpl.select()");
    }

    @Override
    public void insert() {
        System.out.println("Enter DaoImpl.insert()");
    }

}

定义一个TimeHandler，用于方法调用前后打印时间，在AOP中，这扮演的是横切关注点的角色：

public class TimeHandler {

    public void printTime() {
        System.out.println("CurrentTime:" + System.currentTimeMillis());
    }

}

定义一个XML文件aop.xml：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
    xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"
    xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans

http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd


http://www.springframework.org/schema/aop


http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop-3.0.xsd">

    <bean id="daoImpl" class="org.xrq.action.aop.DaoImpl" />
    <bean id="timeHandler" class="org.xrq.action.aop.TimeHandler" />

    <aop:config proxy-target-class="true">
        <aop:aspect id="time" ref="timeHandler">
            <aop:pointcut id="addAllMethod" expression="execution(* org.xrq.action.aop.Dao.*(..))" />
            <aop:before method="printTime" pointcut-ref="addAllMethod" />
            <aop:after method="printTime" pointcut-ref="addAllMethod" />
        </aop:aspect>
    </aop:config>

</beans>

写一段测试代码TestAop.java：

public class TestAop {

    @Test
    public void testAop() {
        ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("spring/aop.xml");

        Dao dao = (Dao)ac.getBean("daoImpl");
        dao.select();
    }

}

代码运行结果就不看了，有了以上的内容，我们就可以根据这些跟一下代码，看看Spring到底是如何实现AOP的。

AOP实现原理——找到Spring处理AOP的源头

有很多朋友不愿意去看AOP源码的一个很大原因是因为找不到AOP源码实现的入口在哪里，这个确实是。不过我们可以看一下上面的测试代码，就普通Bean也好、AOP也好，最终都是通过getBean方法获取到Bean并调用方法的，getBean之后的对象已经前后都打印了TimeHandler类printTime()方法里面的内容，可以想见它们已经是被Spring容器处理过了。

既然如此，那无非就两个地方处理：

  1. 加载Bean定义的时候应该有过特殊的处理
  2. getBean的时候应该有过特殊的处理

因此，本文围绕【1.加载Bean定义的时候应该有过特殊的处理】展开，先找一下到底是哪里Spring对AOP做了特殊的处理。代码直接定位到DefaultBeanDefinitionDocumentReader的parseBeanDefinitions方法：

protected void parseBeanDefinitions(Element root, BeanDefinitionParserDelegate delegate) {
    if (delegate.isDefaultNamespace(root)) {
        NodeList nl = root.getChildNodes();
        for (int i = 0; i < nl.getLength(); i++) {
            Node node = nl.item(i);
            if (node instanceof Element) {
                Element ele = (Element) node;
                if (delegate.isDefaultNamespace(ele)) {
                    parseDefaultElement(ele, delegate);
                }
                else {
                    delegate.parseCustomElement(ele);
                }
            }
        }
    }
    else {
        delegate.parseCustomElement(root);
    }
}

正常来说，遇到<bean id=”daoImpl”…>、<bean id=”timeHandler”…>这两个标签的时候，都会执行第9行的代码，因为<bean>标签是默认的Namespace。但是在遇到后面的<aop:config>标签的时候就不一样了，<aop:config>并不是默认的Namespace，因此会执行第12行的代码，看一下：

public BeanDefinition parseCustomElement(Element ele, BeanDefinition containingBd) {
    String namespaceUri = getNamespaceURI(ele);
    NamespaceHandler handler = this.readerContext.getNamespaceHandlerResolver().resolve(namespaceUri);
    if (handler == null) {
        error("Unable to locate Spring NamespaceHandler for XML schema namespace [" + namespaceUri + "]", ele);
        return null;
    }
    return handler.parse(ele, new ParserContext(this.readerContext, this, containingBd));
}

因为之前把整个XML解析为了org.w3c.dom.Document，org.w3c.dom.Document以树的形式表示整个XML，具体到每一个节点就是一个Node。

首先第2行从<aop:config>这个Node（参数Element是Node接口的子接口）中拿到Namespace=”http://www.springframework.org/schema/aop“，第3行的代码根据这个Namespace获取对应的NamespaceHandler即Namespace处理器，具体到aop这个Namespace的NamespaceHandler是org.springframework.aop.config.AopNamespaceHandler类，也就是第3行代码获取到的结果。具体到AopNamespaceHandler里面，有几个Parser，是用于具体标签转换的，分别为：

  • config–>ConfigBeanDefinitionParser
  • aspectj-autoproxy–>AspectJAutoProxyBeanDefinitionParser
  • scoped-proxy–>ScopedProxyBeanDefinitionDecorator
  • spring-configured–>SpringConfiguredBeanDefinitionParser

接着，就是第8行的代码，利用AopNamespaceHandler的parse方法，解析<aop:config>下的内容了。

AOP Bean定义加载——根据织入方式将<aop:before>、<aop:after>转换成名为adviceDef的RootBeanDefinition

上面经过分析，已经找到了Spring是通过AopNamespaceHandler处理的AOP，那么接着进入AopNamespaceHandler的parse方法源代码：

public BeanDefinition parse(Element element, ParserContext parserContext) {
    return findParserForElement(element, parserContext).parse(element, parserContext);
}

首先获取具体的Parser，因为当前节点是<aop:config>，上一部分最后有列，config是通过ConfigBeanDefinitionParser来处理的，因此findParserForElement(element, parserContext)这一部分代码获取到的是ConfigBeanDefinitionParser，接着看ConfigBeanDefinitionParser的parse方法：

public BeanDefinition parse(Element element, ParserContext parserContext) {
    CompositeComponentDefinition compositeDef =
            new CompositeComponentDefinition(element.getTagName(), parserContext.extractSource(element));
    parserContext.pushContainingComponent(compositeDef);

    configureAutoProxyCreator(parserContext, element);

    List<Element> childElts = DomUtils.getChildElements(element);
    for (Element elt: childElts) {
        String localName = parserContext.getDelegate().getLocalName(elt);
        if (POINTCUT.equals(localName)) {
            parsePointcut(elt, parserContext);
        }
        else if (ADVISOR.equals(localName)) {
            parseAdvisor(elt, parserContext);
        }
        else if (ASPECT.equals(localName)) {
            parseAspect(elt, parserContext);
        }
    }

    parserContext.popAndRegisterContainingComponent();
    return null;
}

重点先提一下第6行的代码，该行代码的具体实现不跟了但它非常重要，configureAutoProxyCreator方法的作用我用几句话说一下：

  • 向Spring容器注册了一个BeanName为org.springframework.aop.config.internalAutoProxyCreator的Bean定义，可以自定义也可以使用Spring提供的（根据优先级来）
  • Spring默认提供的是org.springframework.aop.aspectj.autoproxy.AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator，这个类是AOP的核心类，留在下篇讲解
  • 在这个方法里面也会根据配置proxy-target-class和expose-proxy，设置是否使用CGLIB进行代理以及是否暴露最终的代理。

<aop:config>下的节点为<aop:aspect>，想见必然是执行第18行的代码parseAspect，跟进去：

private void parseAspect(Element aspectElement, ParserContext parserContext) {
    String aspectId = aspectElement.getAttribute(ID);
    String aspectName = aspectElement.getAttribute(REF);

    try {
        this.parseState.push(new AspectEntry(aspectId, aspectName));
        List<BeanDefinition> beanDefinitions = new ArrayList<BeanDefinition>();
        List<BeanReference> beanReferences = new ArrayList<BeanReference>();

        List<Element> declareParents = DomUtils.getChildElementsByTagName(aspectElement, DECLARE_PARENTS);
        for (int i = METHOD_INDEX; i < declareParents.size(); i++) {
            Element declareParentsElement = declareParents.get(i);
            beanDefinitions.add(parseDeclareParents(declareParentsElement, parserContext));
        }

        // We have to parse "advice" and all the advice kinds in one loop, to get the
        // ordering semantics right.
        NodeList nodeList = aspectElement.getChildNodes();
        boolean adviceFoundAlready = false;
        for (int i = 0; i < nodeList.getLength(); i++) {
            Node node = nodeList.item(i);
            if (isAdviceNode(node, parserContext)) {
                if (!adviceFoundAlready) {
                    adviceFoundAlready = true;
                    if (!StringUtils.hasText(aspectName)) {
                        parserContext.getReaderContext().error(
                                "<aspect> tag needs aspect bean reference via 'ref' attribute when declaring advices.",
                                aspectElement, this.parseState.snapshot());
                        return;
                    }
                    beanReferences.add(new RuntimeBeanReference(aspectName));
                }
                AbstractBeanDefinition advisorDefinition = parseAdvice(
                        aspectName, i, aspectElement, (Element) node, parserContext, beanDefinitions, beanReferences);
                beanDefinitions.add(advisorDefinition);
            }
        }

        AspectComponentDefinition aspectComponentDefinition = createAspectComponentDefinition(
                aspectElement, aspectId, beanDefinitions, beanReferences, parserContext);
        parserContext.pushContainingComponent(aspectComponentDefinition);

        List<Element> pointcuts = DomUtils.getChildElementsByTagName(aspectElement, POINTCUT);
        for (Element pointcutElement : pointcuts) {
            parsePointcut(pointcutElement, parserContext);
        }

        parserContext.popAndRegisterContainingComponent();
    }
    finally {
        this.parseState.pop();
    }
}

从第20行~第37行的循环开始关注这个方法。这个for循环有一个关键的判断就是第22行的ifAdviceNode判断，看下ifAdviceNode方法做了什么：

private boolean isAdviceNode(Node aNode, ParserContext parserContext) {
    if (!(aNode instanceof Element)) {
        return false;
    }
    else {
        String name = parserContext.getDelegate().getLocalName(aNode);
        return (BEFORE.equals(name) || AFTER.equals(name) || AFTER_RETURNING_ELEMENT.equals(name) ||
                AFTER_THROWING_ELEMENT.equals(name) || AROUND.equals(name));
    }
}

即这个for循环只用来处理<aop:aspect>标签下的<aop:before>、<aop:after>、<aop:after-returning>、<aop:after-throwing method=”">、<aop:around method=”">这五个标签的。

接着，如果是上述五种标签之一，那么进入第33行~第34行的parseAdvice方法：

private AbstractBeanDefinition parseAdvice(
    String aspectName, int order, Element aspectElement, Element adviceElement, ParserContext parserContext,
    List<BeanDefinition> beanDefinitions, List<BeanReference> beanReferences) {
    try {
        this.parseState.push(new AdviceEntry(parserContext.getDelegate().getLocalName(adviceElement)));
        // create the method factory bean
        RootBeanDefinition methodDefinition = new RootBeanDefinition(MethodLocatingFactoryBean.class);
        methodDefinition.getPropertyValues().add("targetBeanName", aspectName);
        methodDefinition.getPropertyValues().add("methodName", adviceElement.getAttribute("method"));
        methodDefinition.setSynthetic(true);
        // create instance factory definition
        RootBeanDefinition aspectFactoryDef =
        new RootBeanDefinition(SimpleBeanFactoryAwareAspectInstanceFactory.class);
        aspectFactoryDef.getPropertyValues().add("aspectBeanName", aspectName);
        aspectFactoryDef.setSynthetic(true);

        // register the pointcut
        AbstractBeanDefinition adviceDef = createAdviceDefinition(
            adviceElement, parserContext, aspectName, order, methodDefinition, aspectFactoryDef,
            beanDefinitions, beanReferences);

        // configure the advisor
        RootBeanDefinition advisorDefinition = new RootBeanDefinition(AspectJPointcutAdvisor.class);
        advisorDefinition.setSource(parserContext.extractSource(adviceElement));
        advisorDefinition.getConstructorArgumentValues().addGenericArgumentValue(adviceDef);
        if (aspectElement.hasAttribute(ORDER_PROPERTY)) {
            advisorDefinition.getPropertyValues().add(
                ORDER_PROPERTY, aspectElement.getAttribute(ORDER_PROPERTY));
        }

        // register the final advisor
        parserContext.getReaderContext().registerWithGeneratedName(advisorDefinition);

        return advisorDefinition;
    }
    finally {
        this.parseState.pop();
    }
}

方法主要做了三件事：

  1. 根据织入方式（before、after这些）创建RootBeanDefinition，名为adviceDef即advice定义
  2. 将上一步创建的RootBeanDefinition写入一个新的RootBeanDefinition，构造一个新的对象，名为advisorDefinition，即advisor定义
  3. 将advisorDefinition注册到DefaultListableBeanFactory中

下面来看做的第一件事createAdviceDefinition方法定义：

private AbstractBeanDefinition createAdviceDefinition(
        Element adviceElement, ParserContext parserContext, String aspectName, int order,
        RootBeanDefinition methodDef, RootBeanDefinition aspectFactoryDef,
        List<BeanDefinition> beanDefinitions, List<BeanReference> beanReferences) {

    RootBeanDefinition adviceDefinition = new RootBeanDefinition(getAdviceClass(adviceElement, parserContext));
    adviceDefinition.setSource(parserContext.extractSource(adviceElement));
        adviceDefinition.getPropertyValues().add(ASPECT_NAME_PROPERTY, aspectName);
    adviceDefinition.getPropertyValues().add(DECLARATION_ORDER_PROPERTY, order);

    if (adviceElement.hasAttribute(RETURNING)) {
        adviceDefinition.getPropertyValues().add(
                RETURNING_PROPERTY, adviceElement.getAttribute(RETURNING));
    }
    if (adviceElement.hasAttribute(THROWING)) {
        adviceDefinition.getPropertyValues().add(
                THROWING_PROPERTY, adviceElement.getAttribute(THROWING));
    }
    if (adviceElement.hasAttribute(ARG_NAMES)) {
        adviceDefinition.getPropertyValues().add(
                ARG_NAMES_PROPERTY, adviceElement.getAttribute(ARG_NAMES));
    }

    ConstructorArgumentValues cav = adviceDefinition.getConstructorArgumentValues();
    cav.addIndexedArgumentValue(METHOD_INDEX, methodDef);

    Object pointcut = parsePointcutProperty(adviceElement, parserContext);
    if (pointcut instanceof BeanDefinition) {
        cav.addIndexedArgumentValue(POINTCUT_INDEX, pointcut);
        beanDefinitions.add((BeanDefinition) pointcut);
    }
    else if (pointcut instanceof String) {
        RuntimeBeanReference pointcutRef = new RuntimeBeanReference((String) pointcut);
        cav.addIndexedArgumentValue(POINTCUT_INDEX, pointcutRef);
        beanReferences.add(pointcutRef);
    }

    cav.addIndexedArgumentValue(ASPECT_INSTANCE_FACTORY_INDEX, aspectFactoryDef);

    return adviceDefinition;
}

首先可以看到，创建的AbstractBeanDefinition实例是RootBeanDefinition，这和普通Bean创建的实例为GenericBeanDefinition不同。然后进入第6行的getAdviceClass方法看一下：

private Class getAdviceClass(Element adviceElement, ParserContext parserContext) {
    String elementName = parserContext.getDelegate().getLocalName(adviceElement);
    if (BEFORE.equals(elementName)) {
        return AspectJMethodBeforeAdvice.class;
    }
    else if (AFTER.equals(elementName)) {
        return AspectJAfterAdvice.class;
    }
    else if (AFTER_RETURNING_ELEMENT.equals(elementName)) {
        return AspectJAfterReturningAdvice.class;
    }
    else if (AFTER_THROWING_ELEMENT.equals(elementName)) {
        return AspectJAfterThrowingAdvice.class;
    }
    else if (AROUND.equals(elementName)) {
        return AspectJAroundAdvice.class;
    }
    else {
        throw new IllegalArgumentException("Unknown advice kind [" + elementName + "].");
    }
}

既然创建Bean定义，必然该Bean定义中要对应一个具体的Class，不同的切入方式对应不同的Class：

  • before对应AspectJMethodBeforeAdvice
  • After对应AspectJAfterAdvice
  • after-returning对应AspectJAfterReturningAdvice
  • after-throwing对应AspectJAfterThrowingAdvice
  • around对应AspectJAroundAdvice

createAdviceDefinition方法剩余逻辑没什么，就是判断一下标签里面的属性并设置一下相应的值而已，至此<aop:before>、<aop:after>两个标签对应的AbstractBeanDefinition就创建出来了。

AOP Bean定义加载——将名为adviceDef的RootBeanDefinition转换成名为advisorDefinition的RootBeanDefinition

下面我们看一下第二步的操作，将名为adviceDef的RootBeanD转换成名为advisorDefinition的RootBeanDefinition，跟一下上面一部分ConfigBeanDefinitionParser类parseAdvice方法的第26行~32行的代码：

RootBeanDefinition advisorDefinition = new RootBeanDefinition(AspectJPointcutAdvisor.class);
advisorDefinition.setSource(parserContext.extractSource(adviceElement));
advisorDefinition.getConstructorArgumentValues().addGenericArgumentValue(adviceDef);
if (aspectElement.hasAttribute(ORDER_PROPERTY)) {
    advisorDefinition.getPropertyValues().add(
            ORDER_PROPERTY, aspectElement.getAttribute(ORDER_PROPERTY));
}

这里相当于将上一步生成的RootBeanDefinition包装了一下，new一个新的RootBeanDefinition出来，Class类型是org.springframework.aop.aspectj.AspectJPointcutAdvisor。

第4行~第7行的代码是用于判断<aop:aspect>标签中有没有”order”属性的，有就设置一下，”order”属性是用来控制切入方法优先级的。

AOP Bean定义加载——将BeanDefinition注册到DefaultListableBeanFactory中

最后一步就是将BeanDefinition注册到DefaultListableBeanFactory中了，代码就是前面ConfigBeanDefinitionParser的parseAdvice方法的最后一部分了：

...
// register the final advisor
parserContext.getReaderContext().registerWithGeneratedName(advisorDefinition);
...

跟一下registerWithGeneratedName方法的实现：

public String registerWithGeneratedName(BeanDefinition beanDefinition) {
    String generatedName = generateBeanName(beanDefinition);
    getRegistry().registerBeanDefinition(generatedName, beanDefinition);
    return generatedName;
}

第2行获取注册的名字BeanName，和<bean>的注册差不多，使用的是Class全路径+”#”+全局计数器的方式，其中的Class全路径为org.springframework.aop.aspectj.AspectJPointcutAdvisor，依次类推，每一个BeanName应当为org.springframework.aop.aspectj.AspectJPointcutAdvisor#0、org.springframework.aop.aspectj.AspectJPointcutAdvisor#1、org.springframework.aop.aspectj.AspectJPointcutAdvisor#2这样下去。

第3行向DefaultListableBeanFactory中注册，BeanName已经有了，剩下的就是Bean定义，Bean定义的解析流程之前已经看过了，就不说了。

AOP Bean定义加载——AopNamespaceHandler处理<aop:pointcut>流程

回到ConfigBeanDefinitionParser的parseAspect方法：

private void parseAspect(Element aspectElement, ParserContext parserContext) {

        ...   

        AspectComponentDefinition aspectComponentDefinition = createAspectComponentDefinition(
                aspectElement, aspectId, beanDefinitions, beanReferences, parserContext);
        parserContext.pushContainingComponent(aspectComponentDefinition);

        List<Element> pointcuts = DomUtils.getChildElementsByTagName(aspectElement, POINTCUT);
        for (Element pointcutElement : pointcuts) {
            parsePointcut(pointcutElement, parserContext);
        }

        parserContext.popAndRegisterContainingComponent();
    }
    finally {
        this.parseState.pop();
    }
}

省略号部分表示是解析的是<aop:before>、<aop:after>这种标签，上部分已经说过了，就不说了，下面看一下解析<aop:pointcut>部分的源码。

第5行~第7行的代码构建了一个Aspect标签组件定义，并将Apsect标签组件定义推到ParseContext即解析工具上下文中，这部分代码不是关键。

第9行的代码拿到所有<aop:aspect>下的pointcut标签，进行遍历，由parsePointcut方法进行处理：

private AbstractBeanDefinition parsePointcut(Element pointcutElement, ParserContext parserContext) {
    String id = pointcutElement.getAttribute(ID);
    String expression = pointcutElement.getAttribute(EXPRESSION);

    AbstractBeanDefinition pointcutDefinition = null;

    try {
        this.parseState.push(new PointcutEntry(id));
        pointcutDefinition = createPointcutDefinition(expression);
        pointcutDefinition.setSource(parserContext.extractSource(pointcutElement));

        String pointcutBeanName = id;
        if (StringUtils.hasText(pointcutBeanName)) {
            parserContext.getRegistry().registerBeanDefinition(pointcutBeanName, pointcutDefinition);
        }
        else {
            pointcutBeanName = parserContext.getReaderContext().registerWithGeneratedName(pointcutDefinition);
        }

        parserContext.registerComponent(
                new PointcutComponentDefinition(pointcutBeanName, pointcutDefinition, expression));
    }
    finally {
        this.parseState.pop();
    }

    return pointcutDefinition;
}

第2行~第3行的代码获取<aop:pointcut>标签下的”id”属性与”expression”属性。

第8行的代码推送一个PointcutEntry，表示当前Spring上下文正在解析Pointcut标签。

第9行的代码创建Pointcut的Bean定义，之后再看，先把其他方法都看一下。

第10行的代码不管它，最终从NullSourceExtractor的extractSource方法获取Source，就是个null。

第12行~第18行的代码用于注册获取到的Bean定义，默认pointcutBeanName为<aop:pointcut>标签中定义的id属性：

  • 如果<aop:pointcut>标签中配置了id属性就执行的是第13行~第15行的代码，pointcutBeanName=id
  • 如果<aop:pointcut>标签中没有配置id属性就执行的是第16行~第18行的代码，和Bean不配置id属性一样的规则，pointcutBeanName=org.springframework.aop.aspectj.AspectJExpressionPointcut#序号（从0开始累加）

第20行~第21行的代码向解析工具上下文中注册一个Pointcut组件定义

第23行~第25行的代码，finally块在<aop:pointcut>标签解析完毕后，让之前推送至栈顶的PointcutEntry出栈，表示此次<aop:pointcut>标签解析完毕。

最后回头来一下第9行代码createPointcutDefinition的实现，比较简单：

protected AbstractBeanDefinition createPointcutDefinition(String expression) {
    RootBeanDefinition beanDefinition = new RootBeanDefinition(AspectJExpressionPointcut.class);
    beanDefinition.setScope(BeanDefinition.SCOPE_PROTOTYPE);
    beanDefinition.setSynthetic(true);
    beanDefinition.getPropertyValues().add(EXPRESSION, expression);
    return beanDefinition;
}

关键就是注意一下两点：

  1. <aop:pointcut>标签对应解析出来的BeanDefinition是RootBeanDefinition，且RootBenaDefinitoin中的Class是org.springframework.aop.aspectj.AspectJExpressionPointcut
  2. <aop:pointcut>标签对应的Bean是prototype即原型的

这样一个流程下来，就解析了<aop:pointcut>标签中的内容并将之转换为RootBeanDefintion存储在Spring容器中。

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本文标题：Spring源码分析：AOP源码解析（上篇）
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