面試官：說說你對Spring AOP的實現機制的理解！
AOP（Aspect Orient Programming），一般稱為面向切面編程，作為面向對象的一種補充，用于處理系統中分布于各個模塊的橫切關注點，比如事務管理、日志、緩存等等。AOP實現的關鍵在于AOP框架自動創建的AOP代理，AOP代理主要分為靜態代理和動態代理，靜態代理的代表為AspectJ；而動態代理則以Spring AOP為代表。靜態代理是編譯期實現，動態代理是運行期實現，可想而知前者擁有更好的性能。
本文主要介紹Spring AOP的兩種代理實現機制，JDK動態代理和CGLIB動態代理。
靜態代理是編譯階段生成AOP代理類，也就是說生成的字節碼就織入了增強后的AOP對象；動態代理則不會修改字節碼，而是在內存中臨時生成一個AOP對象，這個AOP對象包含了目標對象的全部方法，并且在特定的切點做了增強處理，并回調原對象的方法。
Spring AOP中的動態代理主要有兩種方式，JDK動態代理和CGLIB動態代理。JDK動態代理通過反射來接收被代理的類，并且要求被代理的類必須實現一個接口。JDK動態代理的核心是InvocationHandler接口和Proxy類。
如果目標類沒有實現接口，那么Spring AOP會選擇使用CGLIB來動態代理目標類。CGLIB（Code Generation Library），是一個代碼生成的類庫，可以在運行時動態的生成某個類的子類，注意，CGLIB是通過繼承的方式做的動態代理，因此如果某個類被標記為final，那么它是無法使用CGLIB做動態代理的，諸如private的方法也是不可以作為切面的。
我們分別通過實例來研究AOP的具體實現。
直接使用Spring AOP
首先定義需要切入的接口和實現。為了簡單起見，定義一個Speakable接口和一個具體的實現類，只有兩個方法sayHi()和sayBye()。
- public interface Speakable {
- void sayHi();
- void sayBye();
- }
- @Service
- public class PersonSpring implements Speakable {
- @Override
- public void sayHi() {
- try {
- Thread.currentThread().sleep(30);
- } catch (Exception e) {
- throw new RuntimeException(e);
- }
- System.out.println("Hi!!");
- }
- @Override
- public void sayBye() {
- try {
- Thread.currentThread().sleep(10);
- } catch (Exception e) {
- throw new RuntimeException(e);
- }
- System.out.println("Bye!!");
- }
- }
接下來我們希望實現一個記錄sayHi()和sayBye()執行時間的功能。
定義一個MethodMonitor類用來記錄Method執行時間
- public class MethodMonitor {
- private long start;
- private String method;
- public MethodMonitor(String method) {
- this.method = method;
- System.out.println("begin monitor..");
- this.start = System.currentTimeMillis();
- }
- public void log() {
- long elapsedTime = System.currentTimeMillis() - start;
- System.out.println("end monitor..");
- System.out.println("Method: " + method + ", execution time: " + elapsedTime + " milliseconds.");
- }
- }
光有這個類還是不夠的，希望有個靜態方法用起來更順手，像這樣
- MonitorSession.begin();
- doWork();
- MonitorSession.end();
說干就干，定義一個MonitorSession
- public class MonitorSession {
- private static ThreadLocal<MethodMonitor> monitorThreadLocal = new ThreadLocal<>();
- public static void begin(String method) {
- MethodMonitor logger = new MethodMonitor(method);
- monitorThreadLocal.set(logger);
- }
- public static void end() {
- MethodMonitor logger = monitorThreadLocal.get();
- logger.log();
- }
- }
萬事具備，接下來只需要我們做好切面的編碼，
- @Aspect
- @Component
- public class MonitorAdvice {
- @Pointcut("execution (* com.deanwangpro.aop.service.Speakable.*(..))")
- public void pointcut() {
- }
- @Around("pointcut()")
- public void around(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
- MonitorSession.begin(pjp.getSignature().getName());
- pjp.proceed();
- MonitorSession.end();
- }
- }
如何使用？我用了spring boot，寫一個啟動函數吧。
- @SpringBootApplication
- public class Application {
- @Autowired
- private Speakable personSpring;
- public static void main(String[] args) {
- SpringApplication.run(Application.class, args);
- }
- @Bean
- public CommandLineRunner commandLineRunner(ApplicationContext ctx) {
- return args -> {
- // spring aop
- System.out.println("******** spring aop ******** ");
- personSpring.sayHi();
- personSpring.sayBye();
- System.exit(0);
- };
- }
- }
運行后輸出:
- jdk dynamic proxy begin monitor..Hi!!end monitor..Method: sayHi, execution time: 32 milliseconds.begin monitor..Bye!!end monitor..Method: sayBye, execution time: 22 milliseconds.
JDK動態代理
剛剛的例子其實內部實現機制就是JDK動態代理，因為Person實現了一個接口。
為了不和***個例子沖突，我們再定義一個Person來實現Speakable, 這個實現是不帶Spring Annotation的，所以他不會被Spring托管。
- public class PersonImpl implements Speakable {
- @Override
- public void sayHi() {
- try {
- Thread.currentThread().sleep(30);
- } catch (Exception e) {
- throw new RuntimeException(e);
- }
- System.out.println("Hi!!");
- }
- @Override
- public void sayBye() {
- try {
- Thread.currentThread().sleep(10);
- } catch (Exception e) {
- throw new RuntimeException(e);
- }
- System.out.println("Bye!!");
- }
- }
重頭戲來了，我們需要利用InvocationHandler實現一個代理，讓它去包含Person這個對象。那么再運行期實際上是執行這個代理的方法，然后代理再去執行真正的方法。所以我們得以在執行真正方法的前后做一些手腳。JDK動態代理是利用反射實現，直接看代碼。
- public class DynamicProxy implements InvocationHandler {
- private Object target;
- public DynamicProxy(Object object) {
- this.target = object;
- }
- @Override
- public Object invoke(Object arg0, Method arg1, Object[] arg2)
- throws Throwable {
- MonitorSession.begin(arg1.getName());
- Object obj = arg1.invoke(target, arg2);
- MonitorSession.end();
- return obj;
- }
- @SuppressWarnings("unchecked")
- public <T> T getProxy() {
- return (T) Proxy.newProxyInstance(
- target.getClass().getClassLoader(),
- target.getClass().getInterfaces(),
- this
- );
- }
- }
通過getProxy可以得到這個代理對象，invoke就是具體的執行方法，可以看到我們在執行每個真正的方法前后都加了Monitor。
我實現了一個工廠類來獲取Person代理對象
- public class PersonProxyFactory {
- public static Speakable newJdkProxy() {
- // 代理PersonImpl
- DynamicProxy dynamicProxy = new DynamicProxy(new PersonImpl());
- Speakable proxy = dynamicProxy.getProxy();
- return proxy;
- }
- }
具體使用
- // jdk dynamic proxy
- System.out.println("******** jdk dynamic proxy ******** ");
- Speakable jdkProxy = PersonProxyFactory.newJdkProxy();
- jdkProxy.sayHi();
- jdkProxy.sayBye();
輸出結果:
- ******** jdk dynamic proxy ********
- begin monitor..
- Hi!!
- end monitor..
- Method: sayHi, execution time: 32 milliseconds.
- begin monitor..
- Bye!!
- end monitor..
- Method: sayBye, execution time: 22 milliseconds.
CGLib動態代理
我們再新建一個Person來，這次不實現任何接口。
- public class Person {
- public void sayHi() {
- try {
- Thread.currentThread().sleep(30);
- } catch (Exception e) {
- throw new RuntimeException(e);
- }
- System.out.println("Hi!!");
- }
- public void sayBye() {
- try {
- Thread.currentThread().sleep(10);
- } catch (Exception e) {
- throw new RuntimeException(e);
- }
- System.out.println("Bye!!");
- }
- }
如果Spring識別到所代理的類沒有實現Interface，那么就會使用CGLib來創建動態代理，原理實際上成為所代理類的子類。
- public class CGLibProxy implements MethodInterceptor {
- private static CGLibProxy instance = new CGLibProxy();
- private CGLibProxy() {
- }
- public static CGLibProxy getInstance() {
- return instance;
- }
- private Enhancer enhancer = new Enhancer();
- @SuppressWarnings("unchecked")
- public <T> T getProxy(Class<T> clazz) {
- enhancer.setSuperclass(clazz);
- enhancer.setCallback(this);
- return (T) enhancer.create();
- }
- @Override
- public Object intercept(Object arg0, Method arg1, Object[] arg2,
- MethodProxy arg3) throws Throwable {
- MonitorSession.begin(arg1.getName());
- Object obj = arg3.invokeSuper(arg0, arg2);
- MonitorSession.end();
- return obj;
- }
- }
類似的通過getProxy可以得到這個代理對象，intercept就是具體的執行方法，可以看到我們在執行每個真正的方法前后都加了Monitor。
在工廠類中增加獲得Person代理類的方法,
- public static Person newCglibProxy() {
- CGLibProxy cglibProxy = CGLibProxy.getInstance();
- Person proxy = cglibProxy.getProxy(Person.class);
- return proxy;
- }
具體使用
- // cglib dynamic proxy
- System.out.println("******** cglib proxy ******** ");
- Person cglibProxy = PersonProxyFactory.newCglibProxy();
- cglibProxy.sayHi();
- cglibProxy.sayBye();
輸出結果：
- begin monitor..Hi!!end monitor..Method: sayHi, execution time: 53 milliseconds.begin monitor..Bye!!end monitor..Method: sayBye, execution time: 14 milliseconds.
小結
對比JDK動態代理和CGLib代理，在實際使用中發現CGLib在創建代理對象時所花費的時間卻比JDK動態代理要長，實測數據
- Method: newJdkProxy, execution time: 5 milliseconds.
- Method: newCglibProxy, execution time: 18 milliseconds.
所以CGLib更適合代理不需要頻繁實例化的類。
在具體方法執行效率方面，理應是不通過反射的CGlib更快一些，然后測試結果并非如此，還需要高手指教。
- JDKMethod: sayHi, execution time: 32 milliseconds.CGLibMethod: sayHi, execution time: 53 milliseconds.
