Spring AOP 实现原理与 CGLIB 应用

看到如图 1 所示的示意图，可能有的读者已经发现了这种做法的不足之处：如果有一天，图 1 中的深色代码段需要修改，那是不是要打开 3 个地方的代码进行修改？如果不是 3 个地方包含这段代码，而是 100 个地方，甚至是 1000 个地方包含这段代码段，那会是什么后果？

为了解决这个问题，我们通常会采用将如图 1 所示的深色代码部分定义成一个方法，然后在 3 个代码段中分别调用该方法即可。在这种方式下，软件系统的结构如图 2 所示。

图 2 通过方法调用实现系统功能

对于如图 2 所示的软件系统，如果需要修改深色部分的代码，只要修改一个地方即可，不管整个系统中有多少地方调用了该方法，程序无须修改这些地方，只需修改被调用的方法即可——通过这种方式，大大降低了软件后期维护的复杂度。

对于如图 2 所示的方法 1、方法 2、方法 3 依然需要显式调用深色方法，这样做能够解决大部分应用场景。但对于一些更特殊的情况：应用需要方法 1、方法 2、方法 3 彻底与深色方法分离——方法 1、方法 2、方法 3 无须直接调用深色方法，那如何解决？

因为软件系统需求变更是很频繁的事情，系统前期设计方法 1、方法 2、方法 3 时只实现了核心业务功能，过了一段时间，我们需要为方法 1、方法 2、方法 3 都增加事务控制；又过了一段时间，客户提出方法 1、方法 2、方法 3 需要进行用户合法性验证，只有合法的用户才能执行这些方法；又过了一段时间，客户又提出方法 1、方法 2、方法 3 应该增加日志记录；又过了一段时间，客户又提出……面对这样的情况，我们怎么办？通常有两种做法：

根据需求说明书，直接拒绝客户要求。拥抱需求，满足客户的需求。

第一种做法显然不好，客户是上帝，我们应该尽量满足客户的需求。通常会采用第二种做法，那如何解决呢？是不是每次先定义一个新方法，然后修 改方法 1、方法 2、方法 3，增加调用新方法？这样做的工作量也不小啊！我们希望有一种特殊的方法：我们只要定义该方法，无须在方法 1、方法 2、方法 3 中显式调用它，系统会“自动”执行该特殊方法。

上面想法听起来很神奇，甚至有一些不切实际，但其实是完全可以实现的，实现这个需求的技术就是 AOP。AOP 专门用于处理系统中分布于各个模块（不同方法）中的交叉关注点的问题，在 Java EE 应用中，常常通过 AOP 来处理一些具有横切性质的系统级服务，如事务管理、安全检查、缓存、对象池管理等，AOP 已经成为一种非常常用的解决方案。

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当然，如果我们希望完全启动 Spring 的“零配置”功能，则还需要启用 Spring 的“零配置”支持，让 Spring 自动搜索指定路径下 Bean 类。

所谓自动增强，指的是 Spring 会判断一个或多个方面是否需要对指定 Bean 进行增强，并据此自动生成相应的代理，从而使得增强处理在合适的时候被调用。

如果不打算使用 Spring 的 XML Schema 配置方式，则应该在 Spring 配置文件中增加如下片段来启用 @AspectJ 支持。

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提供了上面 Chinese 类之后，接下来假设同样需要为上面 Chinese 类的每个方法增加事务控制、日志记录，此时可以考虑使用 Around、AfterReturning 两种增强处理。

先看 AfterReturning 增强处理代码。

清单 6.AfterReturningAdviceTest.java

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上面 Aspect 类使用了 @Aspect 修饰，这样 Spring 会将它当成一个方面 Bean 进行处理。其中程序中粗体字代码指定将会在调用 org.crazyit.app.service.impl 包下的所有类的所有方法之后织入 log(Object rvt) 方法。

再看 Around 增强处理代码：

清单 7.AfterReturningAdviceTest.java

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与前面的 AfterReturning 增强处理类似的，此处同样使用了 @Aspect 来修饰前面 Bean，其中粗体字代码指定在调用 org.crazyit.app.service.impl 包下的所有类的所有方法的“前后（Around）” 织入 processTx(ProceedingJoinPoint jp) 方法

需要指出的是，虽然此处只介绍了 Spring AOP 的 AfterReturning、Around 两种增强处理，但实际上 Spring 还支持 Before、After、AfterThrowing 等增强处理，关于 Spring AOP 编程更多、更细致的编程细节，可以参考《轻量级 Java EE 企业应用实战》一书。

本示例采用了 Spring 的零配置来开启 Spring AOP，因此上面 Chinese 类使用了 @Component 修饰，而方面 Bean 则使用了 @Aspect 修饰，方面 Bean 中的 Advice 则分别使用了 @AfterReturning、@Around 修饰。接下来只要为 Spring 提供如下配置文件即可：

清单 8.bean.xml

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接下来按传统方式来获取 Spring 容器中 chinese Bean、并调用该 Bean 的两个方法，程序代码如下：

清单 9.BeanTest.java

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从上面开发过程可以看出，对于 Spring AOP 而言，开发者提供的业务组件、方面 Bean 并没有任何特别的地方。只是方面 Bean 需要使用 @Aspect 修饰即可。程序不需要使用特别的编译器、织入器进行处理。

运行上面程序，将可以看到如下执行结果：

执行目标方法之前，模拟开始事务 ...

-- 正在执行 sayHello 方法 --

执行目标方法之后，模拟结束事务 ...

获取目标方法返回值 : 被改变的参数 Hello , Spring AOP 新增的内容

模拟记录日志功能 ...

被改变的参数 Hello , Spring AOP 新增的内容

执行目标方法之前，模拟开始事务 ...

我正在吃 : 被改变的参数

执行目标方法之后，模拟结束事务 ...

获取目标方法返回值 :null 新增的内容

模拟记录日志功能 ...

虽然程序是在调用 Chinese 对象的 sayHello、eat 两个方法，但从上面运行结果不难看出：实际执行的绝对不是 Chinese 对象的方法，而是 AOP 代理的方法。也就是说，Spring AOP 同样为 Chinese 类生成了 AOP 代理类。这一点可通过在程序中增加如下代码看出：

System.out.println(p.getClass());

上面代码可以输出 p 变量所引用对象的实现类，再次执行程序将可以看到上面代码产生 class org.crazyit.app.service.impl.Chinese$$EnhancerByCGLIB$$290441d2 的输出，这才是 p 变量所引用的对象的实现类，这个类也就是 Spring AOP 动态生成的 AOP 代理类。从 AOP 代理类的类名可以看出，AOP 代理类是由 CGLIB 来生成的。

如果将上面程序程序稍作修改：只要让上面业务逻辑类 Chinese 类实现一个任意接口——这种做法更符合 Spring 所倡导的“面向接口编程”的原则。假设程序为 Chinese 类提供如下 Person 接口，并让 Chinese 类实现该接口：

清单 10.Person.java

System.out.println(p.sayHello("张三")); p.eat("西瓜"); System.out.println(p.getClass()); } }

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原来的程序是将面向 Chinese 类编程，现在将该程序改为面向 Person 接口编程，再次运行该程序，程序运行结果没有发生改变。只是 System.out.println(p.getClass()); 将会输出 class $Proxy7，这说明此时的 AOP 代理并不是由 CGLIB 生成的，而是由 JDK 动态代理生成的。

Spring AOP 框架对 AOP 代理类的处理原则是：如果目标对象的实现类实现了接口，Spring AOP 将会采用 JDK 动态代理来生成 AOP 代理类；如果目标对象的实现类没有实现接口，Spring AOP 将会采用 CGLIB 来生成 AOP 代理类——不过这个选择过程对开发者完全透明、开发者也无需关心。

Spring AOP 会动态选择使用 JDK 动态代理、CGLIB 来生成 AOP 代理，如果目标类实现了接口，Spring AOP 则无需 CGLIB 的支持，直接使用 JDK 提供的 Proxy 和 InvocationHandler 来生成 AOP 代理即可。关于如何 Proxy 和 InvocationHandler 来生成动态代理不在本文介绍范围之内，如果读者对 Proxy 和 InvocationHandler 的用法感兴趣则可自行参考 Java API 文档或《疯狂 Java 讲义》。

Spring 的 AOP 代理由 Spring 的 IoC 容器负责生成、管理，其依赖关系也由 IoC 容器负责管理。因此，AOP 代理可以直接使用容器中的其他 Bean 实例作为目标，这种关系可由 IoC 容器的依赖注入提供。

纵观 AOP 编程，其中需要程序员参与的只有 3 个部分：

定义普通业务组件。定义切入点，一个切入点可能横切多个业务组件。定义增强处理，增强处理就是在 AOP 框架为普通业务组件织入的处理动作。

上面 3 个部分的第一个部分是最平常不过的事情，无须额外说明。那么进行 AOP 编程的关键就是定义切入点和定义增强处理。一旦定义了合适的切入点和增强处理，AOP 框架将会自动生成 AOP 代理，而 AOP 代理的方法大致有如下公式：

代理对象的方法 = 增强处理 + 被代理对象的方法

在上面这个业务定义中，不难发现 Spring AOP 的实现原理其实很简单：AOP 框架负责动态地生成 AOP 代理类，这个代理类的方法则由 Advice 和回调目标对象的方法所组成。

对于前面提到的图 2 所示的软件调用结构：当方法 1、方法 2、方法 3 ……都需要去调用某个具有“横切”性质的方法时，传统的做法是程序员去手动修改方法 1、方法 2、方法 3 ……、通过代码来调用这个具有“横切”性质的方法，但这种做法的可扩展性不好，因为每次都要改代码。

于是 AOP 框架出现了，AOP 框架则可以“动态的”生成一个新的代理类，而这个代理类所包含的方法 1、方法 2、方法 3 ……也增加了调用这个具有“横切”性质的方法——但这种调用由 AOP 框架自动生成的代理类来负责，因此具有了极好的扩展性。程序员无需手动修改方法 1、方法 2、方法 3 的代码，程序员只要定义切入点即可—— AOP 框架所生成的 AOP 代理类中包含了新的方法 1、访法 2、方法 3，而 AOP 框架会根据切入点来决定是否要在方法 1、方法 2、方法 3 中回调具有“横切”性质的方法。

简而言之：AOP 原理的奥妙就在于动态地生成了代理类，这个代理类实现了图 2 的调用——这种调用无需程序员修改代码。接下来介绍的 CGLIB 就是一个代理生成库，下面介绍如何使用 CGLIB 来生成代理类。

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上面这个 AroundAdvice.java 的作用就像前面介绍的 Around Advice，它可以在调用目标方法之前、调用目标方法之后织入增强处理。

接下来程序提供一个 ChineseProxyFactory 类，这个 ChineseProxyFactory 类会通过 CGLIB 来为 Chinese 生成代理类：

清单 13.ChineseProxyFactory.java

李 刚，从事 Java EE 应用开发近 10 年。曾任 LITEON 公司的 J2EE 技术主管，负责该公司的企业信息化平台的架构设计。曾任广州电信、广东龙泉科技等公司的技术培训教师。 疯狂 Java 联盟（http://www.crazyit.org）站长。疯狂 Java 实训营创始人，疯狂 Java 体系图书作者，曾任东方标准广州中心软件教学总监，曾兼任广东技术师范学院计算机科学系的兼职副教授。国内知名IT技术作家，已出版《疯狂 Java 讲义》、《轻量级 Java EE 企业应用实战》、《疯狂 Ajax 讲义》、《Struts 2.1 权威指南》、《Ruby On Rails 敏捷开发最佳实践》等著作。

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原文地址: http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-springaopcglib/index.html