仿写简易框架 Spring（五）实现 AOP（类似 aop 包）

梦里梦外; 2022-11-03 00:47 131阅读 0赞

在前面两篇，我们已经成功实现了 Spring 最核心的功能 IOC和DI 以及 MVC：

*  [仿写简易框架 Spring（二）实现IOC/DI（类似 beans包）][Spring_IOC_DI_ beans]
 *  [仿写简易框架 Spring（三）实现IOC/DI（类似 context包）][Spring_IOC_DI_ context]
 *  [仿写简易框架 Spring（四）实现MVC（类似 webmvc包）][Spring_MVC_ webmvc]

从这篇开始，我们就要来实现Spring的另一核心 AOP。

![2020120603031096.png][]

## 1.配置封装（config包） ##

下面这些类 AOP 中需要用到的基本组件，是对一些基本信息的封装。

### MYAopConfig ###

封装了配置文件信息

public class MYAopConfig { 
    
        private String pointCut;
        private String aspectBefore;
        private String aspectAfter;
        private String aspectClass;
        private String aspectAfterThrow;
        private String aspectAfterThrowingName;
    
        public String getPointCut() { 
            return pointCut;
        }
    
        public void setPointCut(String pointCut) { 
            this.pointCut = pointCut;
        }
    
        public String getAspectBefore() { 
            return aspectBefore;
        }
    
        public void setAspectBefore(String aspectBefore) { 
            this.aspectBefore = aspectBefore;
        }
    
        public String getAspectAfter() { 
            return aspectAfter;
        }
    
        public void setAspectAfter(String aspectAfter) { 
            this.aspectAfter = aspectAfter;
        }
    
        public String getAspectClass() { 
            return aspectClass;
        }
    
        public void setAspectClass(String aspectClass) { 
            this.aspectClass = aspectClass;
        }
    
        public String getAspectAfterThrow() { 
            return aspectAfterThrow;
        }
    
        public void setAspectAfterThrow(String aspectAfterThrow) { 
            this.aspectAfterThrow = aspectAfterThrow;
        }
    
        public String getAspectAfterThrowingName() { 
            return aspectAfterThrowingName;
        }
    
        public void setAspectAfterThrowingName(String aspectAfterThrowingName) { 
            this.aspectAfterThrowingName = aspectAfterThrowingName;
        }
    }

## 2.切面组件（aspect包） ##

### MYJoinPoint ###

封装了Spring Aop中切面方法的信息，在切面方法中添加JoinPoint参数就可以获取到封装了该方法信息的JoinPoint对象。

public interface MYJoinPoint { 
    
        Object getThis();
    
        Object[] getArguments();
    
        Method getMethod();
    
        void setUserAttribute(String key, Object value);
    
        Object getUserAttribute(String key);
    }

### MYAdvice ###

通知类的顶层接口

public interface MYAdvice { 
    }

### MYMethodInterceptor ###

拦截器链的组件的统一接口

public interface MYMethodInterceptor { 
    
        Object invoke(MYMethodInvocation invocation) throws Throwable;
    }

### MYMethodBeforeAdviceInterceptor ###

拦截器链组件，前置通知

public class MYMethodBeforeAdviceInterceptor extends MYAbstractAspectAdvice implements MYAdvice, MYMethodInterceptor { 
    
        private MYJoinPoint joinPoint;
    
        public MYMethodBeforeAdviceInterceptor(Method aspectMethod, Object aspectTarget) { 
            super(aspectMethod, aspectTarget);
        }
    
        private void before(Method method,Object[] args,Object target) throws Throwable{ 
            // 传送了给织入参数
            // method.invoke(target);
            super.invokeAdviceMethod(this.joinPoint,null,null);
        }
    
        @Override
        public Object invoke(MYMethodInvocation mi) throws Throwable { 
            // 从被织入的代码中才能拿到，JoinPoint
            this.joinPoint = mi;
            before(mi.getMethod(), mi.getArguments(), mi.getThis());
            return mi.proceed();
        }
    }

### MYAfterReturningAdviceInterceptor ###

拦截器链组件，返回通知

public class MYAfterReturningAdviceInterceptor extends MYAbstractAspectAdvice implements MYMethodInterceptor { 
    
        private MYJoinPoint joinPoint;
    
        public MYAfterReturningAdviceInterceptor(Method aspectMethod, Object aspectTarget) { 
            super(aspectMethod, aspectTarget);
        }
    
        @Override
        public Object invoke(MYMethodInvocation mi) throws Throwable { 
            Object retVal = mi.proceed();
            this.joinPoint = mi;
            this.afterReturning(retVal,mi.getMethod(),mi.getArguments(),mi.getThis());
            return retVal;
        }
    
        private void afterReturning(Object retVal, Method method, Object[] arguments, Object aThis) throws Throwable { 
            super.invokeAdviceMethod(this.joinPoint,retVal,null);
        }
    }

### MYAfterThrowingAdviceInterceptor ###

拦截器链组件，异常通知

public class MYAfterThrowingAdviceInterceptor extends  MYAbstractAspectAdvice implements MYMethodInterceptor { 
    
        private String throwingName;
    
        public MYAfterThrowingAdviceInterceptor(Method aspectMethod, Object aspectTarget) { 
            super(aspectMethod, aspectTarget);
        }
    
        public void setThrowName(String throwingName) { 
            this.throwingName = throwingName;
        }
    
        @Override
        public Object invoke(MYMethodInvocation mi) throws Throwable { 
            try { 
                return mi.proceed();
            }catch (Throwable e){ 
                invokeAdviceMethod(mi,null,e.getCause());
                throw e;
            }
        }
    }

## 3. 拦截器链（intercept包） ##

### MYAbstractAspectAdvice ###

拦截器链执行通用逻辑，实现了 MYAdvice 接口

public class MYAbstractAspectAdvice implements MYAdvice{ 
    
        private Method aspectMethod;
        private Object aspectTarget;
        
        public MYAbstractAspectAdvice(Method aspectMethod, Object aspectTarget) { 
            this.aspectMethod = aspectMethod;
            this.aspectTarget = aspectTarget;
        }
        
        public Object invokeAdviceMethod(MYJoinPoint joinPoint, Object returnValue, Throwable tx) throws Throwable{ 
            Class<?> [] paramTypes = this.aspectMethod.getParameterTypes();
            if(null == paramTypes || paramTypes.length == 0){ 
                return this.aspectMethod.invoke(aspectTarget);
            }else{ 
                Object [] args = new Object[paramTypes.length];
                for (int i = 0; i < paramTypes.length; i ++) { 
                    if(paramTypes[i] == MYJoinPoint.class){ 
                        args[i] = joinPoint;
                    }else if(paramTypes[i] == Throwable.class){ 
                        args[i] = tx;
                    }else if(paramTypes[i] == Object.class){ 
                        args[i] = returnValue;
                    }
                }
                return this.aspectMethod.invoke(aspectTarget,args);
            }
        }
    }

### MYMethodInvocation ###

拦截器链执行器

public class MYMethodInvocation implements MYJoinPoint { 
    
        // 代理对象
        private Object proxy;
        // 目标类
        private Class<?> targetClass;
        // 目标对象
        private Object target;
        // 要被处理方法（不一定是增强方法）
        private Method method;
        // 方法的参数们
        private Object [] arguments;
        // 拦截器链
        private List<Object> interceptorsAndDynamicMethodMatchers;
    
        // 定义一个索引，从-1开始来记录当前拦截器执行的位置
        private int currentInterceptorIndex = -1;
    
        private Map<String, Object> userAttributes;
    
        public MYMethodInvocation(
                Object proxy, Object target, Method method, Object[] arguments,
                Class<?> targetClass, List<Object> interceptorsAndDynamicMethodMatchers) { 
    
            this.proxy = proxy;
            this.target = target;
            this.targetClass = targetClass;
            this.method = method;
            this.arguments = arguments;
            this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers = interceptorsAndDynamicMethodMatchers;
        }
    
        @Override
        public Object getThis() { 
            return this.target;
        }
    
        @Override
        public Object[] getArguments() { 
            return this.arguments;
        }
    
        @Override
        public Method getMethod() { 
            return this.method;
        }
    
        public void setUserAttribute(String key, Object value) { 
            if (value != null) { 
                if (this.userAttributes == null) { 
                    this.userAttributes = new HashMap<String,Object>();
                }
                this.userAttributes.put(key, value);
            }
            else { 
                if (this.userAttributes != null) { 
                    this.userAttributes.remove(key);
                }
            }
        }
    
        public Object getUserAttribute(String key) { 
            return (this.userAttributes != null ? this.userAttributes.get(key) : null);
        }
    }

**proceed()**

执行拦截器链

public Object proceed() throws Throwable { 
        // 如果Interceptor执行完了，则执行joinPoint
        if (this.currentInterceptorIndex == this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers.size() - 1) { 
            return this.method.invoke(this.target,this.arguments);
        }
    
        Object interceptorOrInterceptionAdvice =
                this.interceptorsAndDynamicMethodMatchers.get(++this.currentInterceptorIndex);
        // 如果要动态匹配joinPoint
        if (interceptorOrInterceptionAdvice instanceof MYMethodInterceptor) { 
            MYMethodInterceptor mi = (MYMethodInterceptor) interceptorOrInterceptionAdvice;
            return mi.invoke(this);
        } else { 
            // 动态匹配失败时,略过当前Intercetpor,调用下一个Interceptor
            return proceed();
        }
    }

## 4.代理封装（support包） ##

### MYAdvisedSupport ###

主要封装了被代理对象信息，以及一些处理被代理对象的方法。

> 每个IOC容器中对象都一一对应一个AdvisedSupport对象，但只有符合pointCut的对象才是真正的target

public class MYAdvisedSupport { 
        // 目标类
        private Class<?> targetClass;
        // 目标对象，即被代理对象
        private Object target;
        // 配置文件信息
        private MYAopConfig config;
        // 被代理类特征正则表达式
        private Pattern pointCutClassPattern;
        // 保存当前对象切入点方法们，与拦截器链的映射关系
        private transient Map<Method, List<Object>> methodCache;
    
        public MYAdvisedSupport(MYAopConfig config) { 
            this.config = config;
        }
    
        public void setTarget(Object target) { 
            this.target = target;
        }
    
        // 将当前类放入AdvisedSupport对象中，同时初始化pointCutClassPattern（被代理类特征正则）
        public void setTargetClass(Class<?> targetClass) { 
            this.targetClass = targetClass;
            parse();
        }
    
        public Class<?> getTargetClass() { 
            return this.targetClass;
        }
    
        public Object getTarget() { 
            return this.target;
        }
    	
    	//.......
    }

**parse()**

会在创建代理时 setTargetClass 方法中调用，

1.  初始化目标类特征 pointCutClassPattern
2.  保存切面类的所有方法（LogAspect），将它们放入 aspectMethods 的Map中
3.  为当前类中符合切入点的方法构造拦截器链，并将它们放入map中

private void parse() { 
        String pointCut = config.getPointCut()
                .replaceAll("\\.","\\\\.")
                .replaceAll("\\\\.\\*",".*")
                .replaceAll("\\(","\\\\(")
                .replaceAll("\\)","\\\\)");
        // pointCut=public .* com.xupt.yzh.demo.service..*Service..*(.*)
        // 1.通过正则表达式获取被代理类特征，初始化pointCutForClassRegex
        String pointCutForClassRegex = pointCut.substring(0,pointCut.lastIndexOf("\\(") - 4);
        pointCutClassPattern = Pattern.compile("class " + pointCutForClassRegex.substring(
                pointCutForClassRegex.lastIndexOf(" ") + 1));
    
        try { 
            // 2.拿到切面类，这里是LogAspect，并保存其所有方法
            Class aspectClass = Class.forName(this.config.getAspectClass());
            // 保存切面类（LogAspect）的所有方法
            Map<String,Method> aspectMethods = new HashMap<String,Method>();
            for (Method m : aspectClass.getMethods()) { 
                aspectMethods.put(m.getName(),m);
            }
    
            methodCache = new HashMap<Method, List<Object>>();
            // 拿到切入点正则，即切入方法特征
            Pattern pattern = Pattern.compile(pointCut);
    
            // 3.遍历当前类的所有方法，为符合切入点的方法构造拦截器链，最后放入map中
            for (Method m : this.targetClass.getMethods()) { 
                String methodString = m.toString();
                if (methodString.contains("throws")) { 
                    methodString = methodString.substring(0, methodString.lastIndexOf("throws")).trim();
                }
    
                // 判断当前方法是否是切点方法
                Matcher matcher = pattern.matcher(methodString);
                if(matcher.matches()){ 
                    // 若是，则构造一个执行器链，
                    List<Object> advices = new LinkedList<Object>();
                    // 把每一个方法包装成 MethodIterceptor
                    // before
                    if(!(null == config.getAspectBefore() || "".equals(config.getAspectBefore()))) { 
                        //创建一个Advivce
                        advices.add(new MYMethodBeforeAdviceInterceptor(aspectMethods.get(config.getAspectBefore()),aspectClass.newInstance()));
                    }
                    // after
                    if(!(null == config.getAspectAfter() || "".equals(config.getAspectAfter()))) { 
                        //创建一个Advivce
                        advices.add(new MYAfterReturningAdviceInterceptor(aspectMethods.get(config.getAspectAfter()),aspectClass.newInstance()));
                    }
                    // afterThrowing
                    if(!(null == config.getAspectAfterThrow() || "".equals(config.getAspectAfterThrow()))) { 
                        //创建一个Advivce
                        MYAfterThrowingAdviceInterceptor throwingAdvice =
                                new MYAfterThrowingAdviceInterceptor(
                                        aspectMethods.get(config.getAspectAfterThrow()),
                                        aspectClass.newInstance());
                        throwingAdvice.setThrowName(config.getAspectAfterThrowingName());
                        advices.add(throwingAdvice);
                    }
                    // 最后，将当前方法与执行器链放入mthodCache
                    methodCache.put(m,advices);
                }
    
            }
        }catch (Exception e){ 
            e.printStackTrace();
        }
    
    }

**pointCutMatch()**

判断当前AdvisedSupport是否匹配能匹配上切点表达式的类

public boolean pointCutMatch() { 
        // 通过被代理类特征正则表达式来匹配当前类
        return pointCutClassPattern.matcher(this.targetClass.toString()).matches();
    }

**getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice()**

获取指定方法的执行器链

public List<Object> getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(Method method, Class<?> targetClass) throws Exception{ 
        List<Object> cached = methodCache.get(method);
    
        // 如果当前方法没有拦截器链，那么把拦截器链置为null，也封装一下，然后返回原方法
        if (cached == null) { 
            Method m = targetClass.getMethod(method.getName(), method.getParameterTypes());
            // cached 就等于原方法
            cached = methodCache.get(m);
            // 底层逻辑，对代理方法进行一个兼容处理
            this.methodCache.put(m, cached);
        }
    
        return cached;
    }

到此为止 aop 包中的代码就实现完了，但是还有一步没做。

## 5.代理实现（aop核心） ##

### MYAopProxy ###

AOP 本质就是一个代理模式，MYAopProxy 是代理的最顶层接口，有两种实现（JDK,cglib）

public interface MYAopProxy { 
    
        Object getProxy();
    
        Object getProxy(ClassLoader classLoader);
    }

### MYCglibAopProxy ###

基于 Cglib 生成代理对象，因为 JDK 的动态代理有局限性（必须有接口或继承关系）

public class MYCglibAopProxy implements MYAopProxy { 
        @Override
        public Object getProxy() { 
            return null;
        }
    
        @Override
        public Object getProxy(ClassLoader classLoader) { 
            return null;
        }
    }

cglib 代理这里先不做实现…

### MYJdkDynamicAopProxy ###

基于 JDK 动态代理生成代理对象

public class MYJdkDynamicAopProxy implements MYAopProxy, InvocationHandler { 
    
        private MYAdvisedSupport advised;
    
        public MYJdkDynamicAopProxy(MYAdvisedSupport config) { 
            this.advised = config;
        }
    
        //......
    }

**getProxy()**

获取代理对象

// 通过该方法对外返回Proxy
    @Override
    public Object getProxy() { 
        // 调用传入ClassLoader的方法，创建Proxy
        return getProxy(this.advised.getTargetClass().getClassLoader());
    }
    
    // 通过jdk动态代理具体生成代理对象
    @Override
    public Object getProxy(ClassLoader classLoader) { 
        // newProxyInstance方法会根据被代理对象ClassLoader，class对象，及增强逻辑（InvocationHanlder.invoke）生成一个代理对象
        // 注：动态代理只能代理有接口对象，本质原因是单继承
        return Proxy.newProxyInstance(classLoader, this.advised.getTargetClass().getInterfaces(), this);
    }

**invoke()**

当 doDispatch 将请求分发给当前方法后执行

1.  这个方法是在调用后执行，不是在初始化时执行，初始化时只是通过AdvisedSupport创建了拦截器链
2.  对外是invoke原对象的方法，但实际上执行invoke代理对象的方法
3.  这里传入要执行的method，可以对进行判断进行选择性增强

@Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { 
        // 在AdvisedSupport中获取方法的拦截器链
        // 其中符合切点表达式的方法会有拦截器链，而不是切点的方法就只有自己
        List<Object> interceptorsAndDynamicMethodMatchers = this.advised.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(method, this.advised.getTargetClass());
        // 获取拦截器链执行器
        MYMethodInvocation methodInvocation = new MYMethodInvocation(proxy, this.advised.getTarget(), method, args, this.advised.getTargetClass(), interceptorsAndDynamicMethodMatchers);
        // 执行拦截器链及invoke当前方法
        return methodInvocation.proceed();
    }

## 6.入口：MyApplicationContext ##

在 ApplicationContext\#instantiteBean 创建实例对象时，我们需要将原本的对象变为代理对象放入 IOC 容器。

**instantiteBean()**

private MYBeanWrapper instantiteBean(String beanName, MYBeanDefinition myBeanDefinition) { 
        // 1.拿到要实例化的类名
        String className = myBeanDefinition.getBeanClassName();
        // 2.通过反射进行实例化
        Object instance = null;
        try { 
            // 默认所有对象都是单例的，即都可以通过单例IOC容器中获取Bean 
            if (this.factoryBeanObjectCache.containsKey(className)) { 
                instance = this.factoryBeanObjectCache.get(className);
            } else { 
                Class<?> clazz = Class.forName(className);
                instance = clazz.newInstance();
                
                this.factoryBeanObjectCache.put(myBeanDefinition.getFactoryBeanName(), instance);
    
    			//-------------------------AOP部分入口代码-----------------------
                // 读取配置文件中的信息，并以当前对象信息构建一个AdvisedSupport对象
                MYAdvisedSupport config = instantionAopConfig(myBeanDefinition);
                config.setTargetClass(clazz);
                config.setTarget(instance);
                // 符合PointCut的规则的话（即符合被代理的对象要求），创建将代理对象
                // 然后用代理对象替换当前对象，并放入IOC容器，
                // 到时 mvc 初始化IOC容器时，就会将代理对象放入，再后来创建处理请求的handler时就会将该代理对象封装进去
                if(config.pointCutMatch()) { 
                    // 这时获取到的 Proxy 持有的AdvisedSupport已经构造好了拦截器链
                    // 到时 mvc 分发请求过来直接 proceed 执行即可
                    instance = createProxy(config).getProxy();
                }
                //----------------------------------------------------------------
    
                // 注：这里还要根据className（全类名）放一个
                // 因为在通过类型进行getBean时，BeanDefinition只封装了接口做factoryName
                this.factoryBeanObjectCache.put(className, instance);
            }
        } catch (Exception e) { 
            e.printStackTrace();
        }
        // 3.封装BeanWrapper
        // 注：无论单例多例，都要先封装成 BeanWrapper
        MYBeanWrapper beanWrapper = new MYBeanWrapper(instance);
        return beanWrapper;
    }

**instantionAopConfig()**

// 读取配置文件信息，封装成AopCofig后交给AopSupport去处理
    private MYAdvisedSupport instantionAopConfig(MYBeanDefinition myBeanDefinition) { 
        MYAopConfig config = new MYAopConfig();
        config.setPointCut(this.reader.getConfig().getProperty("pointCut"));
        config.setAspectClass(this.reader.getConfig().getProperty("aspectClass"));
        config.setAspectBefore(this.reader.getConfig().getProperty("aspectBefore"));
        config.setAspectAfter(this.reader.getConfig().getProperty("aspectAfter"));
        config.setAspectAfterThrow(this.reader.getConfig().getProperty("aspectAfterThrow"));
        config.setAspectAfterThrowingName(this.reader.getConfig().getProperty("aspectAfterThrowingName"));
    
        return new MYAdvisedSupport(config);
    }

**createProxy()**

// 创建代理对象
    private MYAopProxy createProxy(MYAdvisedSupport config) { 
        Class<?> targetClass = config.getTargetClass();
        // 当前类存在接口时，使用jdk的动态代理
        if (targetClass.getInterfaces().length > 0) { 
            return new MYJdkDynamicAopProxy(config);
        }
        // 否则使用 cglib 代理（未实现）
        return new MYCglibAopProxy();
    }

到此 aop 部分实现完成，下面我们来测试一下。

## 测试 ##

在配置文件中，我们设置的是

# 切点表达式
    pointCut=public .* com.xupt.yzh.demo.service..*Service..*(.*)
    # 切面类
    aspectClass=com.xupt.yzh.demo.aspect.LogAspect
    # 前置通知
    aspectBefore=before
    # 后置通知
    aspectAfter=after
    # 异常通知
    aspectAfterThrow=afterThrowing
    # 异常类型
    aspectAfterThrowingName=java.lang.Exception

也就是说 service 包下的所有方法都会被增强，包括前置通知，后置通知和异常通知。切面如下：

@Slf4j // 借助 slf4j 打印日志
    public class LogAspect { 
    
        // 在调用一个方法之前，执行before方法
        public void before(MYJoinPoint joinPoint){ 
            joinPoint.setUserAttribute("startTime_" + joinPoint.getMethod().getName(),System.currentTimeMillis());
            // 这个方法中的逻辑，是由我们自己写的
            log.info("Invoker Before Method!!!"  // 打印 Invoker Before Method!!!
                    + "\nTargetObject:" +  joinPoint.getThis() // 打印请求对象
                    +" \nArgs:" + Arrays.toString(joinPoint.getArguments())); // 打印请求参数
        }
    
        // 在调用一个方法之后，执行after方法
        public void after(MYJoinPoint joinPoint){ 
            log.info("Invoker After Method!!!" +
                    "\nTargetObject:" +  joinPoint.getThis() +
                    "\nArgs:" + Arrays.toString(joinPoint.getArguments()));
            long startTime = (Long) joinPoint.getUserAttribute("startTime_" + joinPoint.getMethod().getName());
            long endTime = System.currentTimeMillis();
            // 打印执行方法执行时间
            System.out.println("use time :" + (endTime - startTime));
        }
    	
    	// 异常通知
        public void afterThrowing(MYJoinPoint joinPoint, Throwable ex){ 
            log.info("出现异常" +
                    "\nTargetObject:" +  joinPoint.getThis() +
                    "\nArgs:" + Arrays.toString(joinPoint.getArguments()) +
                    "\nThrows:" + ex.getMessage());
        }
    }

结果如下：

![在这里插入图片描述][20201207000609277.png]  
可以看到已经成功实现了 AOP 功能！

[Spring_IOC_DI_ beans]: https://blog.csdn.net/weixin_43934607/article/details/114108924?spm=1001.2014.3001.5501
[Spring_IOC_DI_ context]: https://blog.csdn.net/weixin_43934607/article/details/114108933?spm=1001.2014.3001.5501
[Spring_MVC_ webmvc]: https://blog.csdn.net/weixin_43934607/article/details/114108934?spm=1001.2014.3001.5501
[2020120603031096.png]: /images/20221024/a6c595c6b48544e4ac6c4bf96151f3d3.png?
[20201207000609277.png]: /images/20221024/5b8cf50207744f31bce54816c84f0b81.png?