一、前言
最近在复习Spring
的相关内容,刚刚大致研究了一下Spring
中,AOP
的实现原理。这篇博客就来简单地聊一聊Spring
的AOP
是如何实现的,并通过一个简单的测试用例来验证一下。废话不多说,直接开始。
二、正文
2.1 Spring AOP的实现原理
Spring
的AOP
实现原理其实很简单,就是通过动态代理实现的。如果我们为Spring
的某个bean
配置了切面,那么Spring
在创建这个bean
的时候,实际上创建的是这个bean
的一个代理对象,我们后续对bean
中方法的调用,实际上调用的是代理类重写的代理方法。而Spring
的AOP
使用了两种动态代理,分别是JDK的动态代理,以及CGLib的动态代理。
(一)JDK动态代理
Spring默认使用JDK的动态代理实现AOP,类如果实现了接口,Spring就会使用这种方式实现动态代理。熟悉Java
语言的应该会对JDK
动态代理有所了解。JDK
实现动态代理需要两个组件,首先第一个就是InvocationHandler
接口。我们在使用JDK
的动态代理时,需要编写一个类,去实现这个接口,然后重写invoke
方法,这个方法其实就是我们提供的代理方法。然后JDK
动态代理需要使用的第二个组件就是Proxy
这个类,我们可以通过这个类的newProxyInstance
方法,返回一个代理对象。生成的代理类实现了原来那个类的所有接口,并对接口的方法进行了代理,我们通过代理对象调用这些方法时,底层将通过反射,调用我们实现的invoke
方法。
(二)CGLib动态代理
JDK
的动态代理存在限制,那就是被代理的类必须是一个实现了接口的类,代理类需要实现相同的接口,代理接口中声明的方法。若需要代理的类没有实现接口,此时JDK
的动态代理将没有办法使用,于是Spring
会使用CGLib
的动态代理来生成代理对象。CGLib
直接操作字节码,生成类的子类,重写类的方法完成代理。
以上就是Spring
实现动态的两种方式,下面我们具体来谈一谈这两种生成动态代理的方式。
2.2 JDK的动态代理
(一)实现原理
JDK
的动态代理是基于反射实现。JDK
通过反射,生成一个代理类,这个代理类实现了原来那个类的全部接口,并对接口中定义的所有方法进行了代理。当我们通过代理对象执行原来那个类的方法时,代理类底层会通过反射机制,回调我们实现的InvocationHandler
接口的invoke
方法。并且这个代理类是Proxy类的子类(记住这个结论,后面测试要用)。这就是JDK
动态代理大致的实现方式。
(二)优点
-
JDK
动态代理是JDK
原生的,不需要任何依赖即可使用; - 通过反射机制生成代理类的速度要比
CGLib
操作字节码生成代理类的速度更快;
(三)缺点
- 如果要使用
JDK
动态代理,被代理的类必须实现了接口,否则无法代理; -
JDK
动态代理无法为没有在接口中定义的方法实现代理,假设我们有一个实现了接口的类,我们为它的一个不属于接口中的方法配置了切面,Spring
仍然会使用JDK
的动态代理,但是由于配置了切面的方法不属于接口,为这个方法配置的切面将不会被织入。 -
JDK
动态代理执行代理方法时,需要通过反射机制进行回调,此时方法执行的效率比较低;
2.3 CGLib动态代理
(一)实现原理
CGLib
实现动态代理的原理是,底层采用了ASM
字节码生成框架,直接对需要代理的类的字节码进行操作,生成这个类的一个子类,并重写了类的所有可以重写的方法,在重写的过程中,将我们定义的额外的逻辑(简单理解为Spring
中的切面)织入到方法中,对方法进行了增强。而通过字节码操作生成的代理类,和我们自己编写并编译后的类没有太大区别。
(二)优点
- 使用
CGLib
代理的类,不需要实现接口,因为CGLib
生成的代理类是直接继承自需要被代理的类; -
CGLib
生成的代理类是原来那个类的子类,这就意味着这个代理类可以为原来那个类中,所有能够被子类重写的方法进行代理; -
CGLib
生成的代理类,和我们自己编写并编译的类没有太大区别,对方法的调用和直接调用普通类的方式一致,所以CGLib
执行代理方法的效率要高于JDK
的动态代理;
(三)缺点
- 由于
CGLib
的代理类使用的是继承,这也就意味着如果需要被代理的类是一个final
类,则无法使用CGLib
代理; - 由于
CGLib
实现代理方法的方式是重写父类的方法,所以无法对final
方法,或者private
方法进行代理,因为子类无法重写这些方法; -
CGLib
生成代理类的方式是通过操作字节码,这种方式生成代理类的速度要比JDK
通过反射生成代理类的速度更慢;
2.4 通过代码进行测试
(一)测试JDK动态代理
下面我们通过一个简单的例子,来验证上面的说法。首先我们需要一个接口和它的一个实现类,然后再为这个实现类的方法配置切面,看看Spring
是否真的使用的是JDK
的动态代理。假设接口的名称为Human
,而实现类为Student
:
public interface Human {
void display();
}
@Component
public class Student implements Human {
@Override
public void display() {
System.out.println("I am a student");
}
}
然后我们定义一个切面,将这个display
方法作为切入点,为它配置一个前置通知,代码如下:
@Aspect
@Component
public class HumanAspect {
// 为Student这个类的所有方法,配置这个前置通知
@Before("execution(* cn.te*ang.pojo.Student.*(..))")
public void before() {
System.out.println("before student");
}
}
下面可以开始测试了,我们通过Java
类的方式进行配置,然后编写一个单元测试方法:
// 配置类
@Configuration
@ComponentScan(basePackages = "cn.te*ang")
@EnableAspectJAutoProxy
public class AOPConfig {
}
// 测试方法
@Test
public void testProxy() {
ApplicationContext context =
new AnnotationConfigApplicationContext(AOPConfig.class);
// 注意,这里只能通过Human.class获取,而无法通过Student.class,因为在Spirng容器中,
// 因为使用JDK动态代理,Ioc容器中,存储的是一个类型为Human的代理对象
Human human = context.getBean(Human.class);
human.display();
// 输出代理类的父类,以此判断是JDK还是CGLib
System.out.println(human.getClass().getSuperclass());
}
注意看上面代码中,最长的那一句注释。由于我们需要代理的类实现了接口,则Spring
会使用JDK
的动态代理,生成的代理类会实现相同的接口,然后创建一个代理对象存储在Spring
容器中。这也就是说,在Spring
容器中,这个代理bean
的类型不是Student
类型,而是Human
类型,所以我们不能通过Student.class
获取,只能通过Human.class
(或者通过它的名称获取)。这也证明了我们上面说过的另一个问题,JDK
动态代理无法代理没有定义在接口中的方法。假设Student
这个类有另外一个方法,它不是Human
接口定义的方法,此时就算我们为它配置了切面,也无法将切面织入。而且由于在Spring
容器中保存的代理对象并不是Student
类型,而是Human
类型,这就导致我们连那个不属于Human
的方法都无法调用。这也说明了JDK
动态代理的局限性。
我们前面说过,JDK
动态代理生成的代理类继承了Proxy
这个类,而CGLib
生成的代理类,则继承了需要进行代理的那个类,于是我们可以通过输出代理对象所属类的父类,来判断Spring
使用了何种代理。下面是输出结果:
before student
I am a student
class java.lang.reflect.Proxy // 注意看,父类是Proxy
通过上面的输出结果,我们发现,代理类的父类是Proxy
,也就意味着果然使用的是JDK
的动态代理。
(二)测试CGLib动态代理
好,测试完JDK
动态代理,我们开始测试CGLib
动态代理。我们前面说过,只有当需要代理的类没有实现接口时,Spring
才会使用CGLib
动态代理,于是我们修改Student
这个类的定义,不让他实现接口:
@Component
public class Student {
public void display() {
System.out.println("I am a student");
}
}
由于Student
没有实现接口,所以我们的测试方法也需要做一些修改。之前我们是通过Human.class
这个类型从Spring
容器中获取代理对象,但是现在,由于没有实现接口,所以我们不能再这么写了,而是要写成Student.class
,如下:
@Test
public void testProxy() {
ApplicationContext context =
new AnnotationConfigApplicationContext(AOPConfig.class);
// 修改为Student.class
Student student = context.getBean(Student.class);
student.display();
// 同样输出父类
System.out.println(student.getClass().getSuperclass());
}
因为CGLib
动态代理是生成了Student
的一个子类,所以这个代理对象也是Student
类型(子类也是父类类型),所以可以通过Student.class
获取。下面是输出结果:
before student
I am a student
class cn.te*ang.pojo.Student // 此时,父类是Student
可以看到,AOP
成功生效,并且代理对象所属类的父类是Student
,验证了我们之前的说法。下面我们修改一下Student
类的定义,将display
方法加上final
修饰符,再看看效果:
@Component
public class Student {
// 加上final修饰符
public final void display() {
System.out.println("I am a student");
}
}
// 输出结果如下:
I am a student
class cn.te*ang.pojo.Student
可以看到,输出的父类仍然是Student
,也就是说Spring
依然使用了CGLib
生成代理。但是我们发现,我们为display
方法配置的前置通知并没有执行,也就是代理类并没有为display
方法进行代理。这也验证了我们之前的说法,CGLib
无法代理final
方法,因为子类无法重写父类的final
方法。下面我们可以试着为Student
类加上final
修饰符,让他无法被继承,此时看看结果。运行的结果会抛出异常,因为无法生成代理类,这里就不贴出来了,可以自己去试试。
2.5 强制Spring使用CGLib
通过上面的测试我们会发现,CGLib
的动态代理好像更加强大,而JDK
的动态代理却限制颇多。而且前面也提过,CGLib
的代理对象,执行代理方法的速度更快,只是生成代理类的效率较低。但是我们使用到的bean
大部分都是单例的,并不需要频繁创建代理类,也就是说CGLib
应该会更合适。但是为什么Spring
默认使用JDK
呢?这我也不太清楚,网上也没有找到相关的描述(如果有人知道,麻烦告诉我)。但是据说SpringBoot
现在已经默认使用CGLib
作为AOP
的实现了。
那我们可以强制Spring
使用CGLib
,而不使用JDK
的动态代理吗?答案当然是可以的。我们知道,如果要使用注解(@Aspect
)方式配置切面,则需要在xml
文件中配置下面一行开启AOP
:
<aop:aspectj-autoproxy />
如果我们希望只使用CGLib
实现AOP
,则可以在上面的这一行加点东西:
<!-- 将proxy-target-class配置设置为true -->
<aop:aspectj-autoproxy proxy-target-class="true"/>
当然,如果我们是使用Java
类进行配置,比如说我们上面用到的AOPConfig
这个类,如果是通过这种方式配置,则强制使用CGLib
的方式如下:
@Configuration
@ComponentScan(basePackages = "cn.te*ang")
// 如下:@EnableAspectJAutoProxy开启AOP,
// 而proxyTargetClass = true就是强制使用CGLib
@EnableAspectJAutoProxy(proxyTargetClass = true)
public class AOPConfig {
}
如果我们是在xml文件中配置切面,则可以通过以下方式来强制使用CGLib
:
<!-- aop:config用来在xml中配置切面,指定proxy-target-class="true" -->
<aop:config proxy-target-class="true">
<!-- 在其中配置AOP -->
</aop:config>
三、总结
上面我们就对Spring
中AOP
的实现原理做了一个大致的介绍。归根到底,Spring AOP
的实现是通过动态代理,并且有两种实现方式,分别是JDK
动态代理和CGLib
动态代理。Spring
默认使用JDK
动态代理,只有在类没有实现接口时,才会使用CGLib
。
上面的内容若存在错误或者不足,欢迎指正或补充。也希望这篇博客对需要了解Spring AOP
的人有所帮助。