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面试官：说说你对Spring AOP的实现机制的理解！

2023-02-26

void 动态 aop
 AOP（AspectOrientProgramming），一般称为面向切面编程，作为面向对象的一种补充，用于处理系统中分布于各个模块的横切关注点，比如事务管理、日志、缓存等等。AOP实现的关键在于AOP框架自动创建的AOP代理，AOP代理主要分为静态代理和动态代理，静态代理的代表为Asp

 

AOP（Aspect Orient Programming），一般称为面向切面编程，作为面向对象的一种补充，用于处理系统中分布于各个模块的横切关注点，比如事务管理、日志、缓存等等。AOP实现的关键在于AOP框架自动创建的AOP代理，AOP代理主要分为静态代理和动态代理，静态代理的代表为AspectJ；而动态代理则以Spring AOP为代表。静态代理是编译期实现，动态代理是运行期实现，可想而知前者拥有更好的性能。

本文主要介绍Spring AOP的两种代理实现机制，JDK动态代理和CGLIB动态代理。

静态代理是编译阶段生成AOP代理类，也就是说生成的字节码就织入了增强后的AOP对象；动态代理则不会修改字节码，而是在内存中临时生成一个AOP对象，这个AOP对象包含了目标对象的全部方法，并且在特定的切点做了增强处理，并回调原对象的方法。

Spring AOP中的动态代理主要有两种方式，JDK动态代理和CGLIB动态代理。JDK动态代理通过反射来接收被代理的类，并且要求被代理的类必须实现一个接口。JDK动态代理的核心是InvocationHandler接口和Proxy类。

如果目标类没有实现接口，那么Spring AOP会选择使用CGLIB来动态代理目标类。CGLIB（Code Generation Library），是一个代码生成的类库，可以在运行时动态的生成某个类的子类，注意，CGLIB是通过继承的方式做的动态代理，因此如果某个类被标记为final，那么它是无法使用CGLIB做动态代理的，诸如private的方法也是不可以作为切面的。

我们分别通过实例来研究AOP的具体实现。

直接使用Spring AOP

首先定义需要切入的接口和实现。为了简单起见，定义一个Speakable接口和一个具体的实现类，只有两个方法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!!");  
 }  
} 

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接下来我们希望实现一个记录sayHi()和sayBye()执行时间的功能。

定义一个MethodMonitor类用来记录Method执行时间 

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.");  
 }  
} 

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光有这个类还是不够的，希望有个静态方法用起来更顺手，像这样 

MonitorSession.begin();  
doWork();  
MonitorSession.end(); 

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说干就干，定义一个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();  
 }  
} 

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万事具备，接下来只需要我们做好切面的编码， 

@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();  
 }  
} 

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如何使用？我用了spring boot，写一个启动函数吧。 

@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);  
 };  
 }  
} 

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运行后输出:   

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. 

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JDK动态代理

刚刚的例子其实内部实现机制就是JDK动态代理，因为Person实现了一个接口。

为了不和***个例子冲突，我们再定义一个Person来实现Speakable, 这个实现是不带Spring Annotation的，所以他不会被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!!");  
 }  
} 

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重头戏来了，我们需要利用InvocationHandler实现一个代理，让它去包含Person这个对象。那么再运行期实际上是执行这个代理的方法，然后代理再去执行真正的方法。所以我们得以在执行真正方法的前后做一些手脚。JDK动态代理是利用反射实现，直接看代码。 

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  
 );  
 }  
} 

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通过getProxy可以得到这个代理对象，invoke就是具体的执行方法，可以看到我们在执行每个真正的方法前后都加了Monitor。

我实现了一个工厂类来获取Person代理对象 

public class PersonProxyFactory {  
 public static Speakable newJdkProxy() {  
 // 代理PersonImpl  
 DynamicProxy dynamicProxy = new DynamicProxy(new PersonImpl());  
 Speakable proxy = dynamicProxy.getProxy();  
 return proxy;  
 }  
} 

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具体使用 

// jdk dynamic proxy  
System.out.println("******** jdk dynamic proxy ******** ");  
Speakable jdkProxy = PersonProxyFactory.newJdkProxy();  
jdkProxy.sayHi();  
jdkProxy.sayBye(); 

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输出结果: 

******** 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. 

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CGLib动态代理

我们再新建一个Person来，这次不实现任何接口。 

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!!");  
 }  
} 

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如果Spring识别到所代理的类没有实现Interface，那么就会使用CGLib来创建动态代理，原理实际上成为所代理类的子类。 

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;  
 }  
} 

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类似的通过getProxy可以得到这个代理对象，intercept就是具体的执行方法，可以看到我们在执行每个真正的方法前后都加了Monitor。

在工厂类中增加获得Person代理类的方法, 

public static Person newCglibProxy() {  
 CGLibProxy cglibProxy = CGLibProxy.getInstance();  
 Person proxy = cglibProxy.getProxy(Person.class);  
 return proxy;  
} 

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具体使用 

// cglib dynamic proxy  
System.out.println("******** cglib proxy ******** ");  
Person cglibProxy = PersonProxyFactory.newCglibProxy();  
cglibProxy.sayHi();  
cglibProxy.sayBye(); 

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输出结果： 

begin monitor..Hi!!end monitor..Method: sayHi, execution time: 53 milliseconds.begin monitor..Bye!!end monitor..Method: sayBye, execution time: 14 milliseconds. 

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小结

对比JDK动态代理和CGLib代理，在实际使用中发现CGLib在创建代理对象时所花费的时间却比JDK动态代理要长，实测数据 

Method: newJdkProxy, execution time: 5 milliseconds.  
Method: newCglibProxy, execution time: 18 milliseconds. 

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所以CGLib更适合代理不需要频繁实例化的类。

在具体方法执行效率方面，理应是不通过反射的CGlib更快一些，然后测试结果并非如此，还需要高手指教。   

JDKMethod: sayHi, execution time: 32 milliseconds.CGLibMethod: sayHi, execution time: 53 milliseconds.  

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