aop实现原理

相信大家或多或少的了解过AOP，都知道它是面向切面编程，在网上搜索可以找到很多的解释。这里我用一句话来总结：AOP是能够让我们在不影响原有功能的前提下，为软件横向扩展功能。那么横向扩展怎么理解呢，我们在WEB项目开发中，通常都遵守三层原则，包括控制层(Controller)->业务层(Service)->数据层(dao),那么从这个结构下来的为纵向，它具体的某一层就是我们所说的横向。我们的AOP就是可以作用于这某一个横向模块当中的所有方法。

讲到动态代理就不得不说代理模式了，代理模式的定义：给某一个对象提供一个代理，并由代理对象控制对原对象的引用。代理模式包含如下角色：subject：抽象主题角色，是一个接口。该接口是对象和它的代理共用的接口; RealSubject：真实主题角色，是实现抽象主题接口的类; Proxy:代理角色，内部含有对真实对象RealSubject的引用，从而可以操作真实对象。代理对象提供与真实对象相同的接口，以便代替真实对象。同时，代理对象可以在执行真实对象操作时，附加其他的操作，相当于对真实对象进行封装。如下图所示：

那么代理又分为静态代理和动态代理，这里写两个小的demo，动态代理采用的就是JDK代理。举个例子就是现在一个班上的学生需要交作业，现在由班长代理交作业，那么班长就是代理，学生就是被代理的对象。

1.静态代理

首先，我们创建一个Person接口。这个接口就是学生(被代理类)，和班长(代理类)的公共接口，他们都有交作业的行为。这样，学生交作业就可以让班长来代理执行。

/**
 * Created by Mapei on 2018/11/7
 * 创建person接口
 */
public interface Person {
    //交作业
    void giveTask();
}

Student类实现Person接口，Student可以具体实施交作业这个行为。

/**
 * Created by Mapei on 2018/11/7
 */
public class Student implements Person {
    private String name;
    public Student(String name) {
        this.name = name;
    }
    public void giveTask() {
        System.out.println(name + "交语文作业");
    }
}

StudentsProxy类，这个类也实现了Person接口，但是还另外持有一个学生类对象，那么他可以代理学生类对象执行交作业的行为。

/**
 * Created by Mapei on 2018/11/7
 * 学生代理类，也实现了Person接口，保存一个学生实体，这样就可以代理学生产生行为
 */
public class StudentsProxy implements Person{
    //被代理的学生
    Student stu;
    public StudentsProxy(Person stu) {
        // 只代理学生对象
        if(stu.getClass() == Student.class) {
            this.stu = (Student)stu;
        }
    }
    //代理交作业，调用被代理学生的交作业的行为
    public void giveTask() {
        stu.giveTask();
    }
}

下面测试一下，看代理模式如何使用：

/**
 * Created by Mapei on 2018/11/7
 */
public class StaticProxyTest {
    public static void main(String[] args) {
        //被代理的学生林浅，他的作业上交有代理对象monitor完成
        Person linqian = new Student("林浅");
        //生成代理对象，并将林浅传给代理对象
        Person monitor = new StudentsProxy(linqian);
        //班长代理交作业
        monitor.giveTask();
    }
}

运行结果：

这里并没有直接通过林浅(被代理对象)来执行交作业的行为，而是通过班长(代理对象)来代理执行了。这就是代理模式。代理模式就是在访问实际对象时引入一定程度的间接性，这里的间接性就是指不直接调用实际对象的方法，那么我们在代理过程中就可以加上一些其他用途。比如班长在帮林浅交作业的时候想告诉老师最近林浅的进步很大，就可以轻松的通过代理模式办到。在代理类的交作业之前加入方法即可。这个优点就可以运用在spring中的AOP，我们能在一个切点之前执行一些操作，在一个切点之后执行一些操作，这个切点就是一个个方法。这些方法所在类肯定就是被代理了，在代理过程中切入了一些其他操作。

2.动态代理

动态代理和静态代理的区别是，静态代理的的代理类是我们自己定义好的，在程序运行之前就已经变异完成，但是动态代理的代理类是在程序运行时创建的。相比于静态代理，动态代理的优势在于可以很方便的对代理类的函数进行统一的处理，而不用修改每个代理类中的方法。比如我们想在每个代理方法之前都加一个处理方法，我们上面的例子中只有一个代理方法，如果还有很多的代理方法，就太麻烦了，我们来看下动态代理是怎么去实现的。

首先还是定义一个Person接口:

/**
 * Created by Mapei on 2018/11/7
 * 创建person接口
 */
public interface Person {
    //交作业
    void giveTask();
}

接下来是创建需要被代理的实际类，也就是学生类：

/**
 * Created by Mapei on 2018/11/7
 */
public class Student implements Person {
    private String name;
    public Student(String name) {
        this.name = name;
    }
    public void giveTask() {
        System.out.println(name + "交语文作业");
    }
}

创建StuInvocationHandler类，实现InvocationHandler接口，这个类中持有一个被代理对象的实例target。InvocationHandler中有一个invoke方法，所有执行代理对象的方法都会被替换成执行invoke方法。

/**
 * Created by Mapei on 2018/11/7
 */
public class StuInvocationHandler<T> implements InvocationHandler {
    //invocationHandler持有的被代理对象
    T target;
    public StuInvocationHandler(T target) {
        this.target = target;
    }
    /**
     * proxy:代表动态代理对象
     * method：代表正在执行的方法
     * args：代表调用目标方法时传入的实参
     */
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("代理执行" +method.getName() + "方法");
        Object result = method.invoke(target, args);
        return result;
    }
}

那么接下来我们就可以具体的创建代理对象了。

/**
 * Created by Mapei on 2018/11/7
 * 代理类
 */
public class ProxyTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个实例对象，这个对象是被代理的对象
        Person linqian = new Student("林浅");
        //创建一个与代理对象相关联的InvocationHandler
        InvocationHandler stuHandler = new StuInvocationHandler<Person>(linqian);
        //创建一个代理对象stuProxy来代理linqian，代理对象的每个执行方法都会替换执行Invocation中的invoke方法
        Person stuProxy = (Person) Proxy.newProxyInstance(Person.class.getClassLoader(), new Class<?>[]{Person.class}, stuHandler);
        //代理执行交作业的方法
        stuProxy.giveTask();
    }
}

我们执行代理测试类，首先我们创建了一个需要被代理的学生林浅，将林浅传入stuHandler中，我们在创建代理对象stuProxy时，将stuHandler作为参数，那么所有执行代理对象的方法都会被替换成执行invoke方法，也就是说，最后执行的是StuInvocationHandler中的invoke方法。所以在看到下面的运行结果也就理所当然了。

那么到这里问题就来了，为什么代理对象执行的方法都会通过InvocationHandler中的invoke方法来执行，带着这个问题，我们需要看一下动态代理的源码，对他进行简单的分析。

上面我们使用Proxy类的newProxyInstance方法创建了一个动态代理对象，看一下他的源码：

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)
        throws IllegalArgumentException
    {
        Objects.requireNonNull(h);
        final Class<?>[] intfs = interfaces.clone();
        final SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            checkProxyAccess(Reflection.getCallerClass(), loader, intfs);
        }
        /*
         * Look up or generate the designated proxy class.
         */
        Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);
        /*
         * Invoke its constructor with the designated invocation handler.
         */
        try {
            if (sm != null) {
                checkNewProxyPermission(Reflection.getCallerClass(), cl);
            }
            final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
            final InvocationHandler ih = h;
            if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) {
                AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
                    public Void run() {
                        cons.setAccessible(true);
                        return null;
                    }
                });
            }
            return cons.newInstance(new Object[]{h});
        } catch (IllegalAccessException|InstantiationException e) {
            throw new InternalError(e.toString(), e);
        } catch (InvocationTargetException e) {
            Throwable t = e.getCause();
            if (t instanceof RuntimeException) {
                throw (RuntimeException) t;
            } else {
                throw new InternalError(t.toString(), t);
            }
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            throw new InternalError(e.toString(), e);
        }
  }

然后，我们需要重点关注Class cl = getProxyClass0(loader, intfs)这句代码，这里产生了代理类，这个类就是动态代理的关键，由于是动态生成的类文件，我们将这个类文件打印到文件中。

        byte[] classFile = ProxyGenerator.generateProxyClass("$Proxy0", Student.class.getInterfaces());
        String path = "/Users/mapei/Desktop/okay/65707.class";
        try{
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(path);
            fos.write(classFile);
            fos.flush();
            System.out.println("代理类class文件写入成功");
        }catch (Exception e) {
            System.out.println("写文件错误");
        }

对这个class文件进行反编译，我们看看jdk为我们生成了什么样的内容：

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;
import proxy.Person;
public final class $Proxy0 extends Proxy implements Person
{
  private static Method m1;
  private static Method m2;
  private static Method m3;
  private static Method m0;  
  /**
  *注意这里是生成代理类的构造方法，方法参数为InvocationHandler类型，看到这，是不是就有点明白
  *为何代理对象调用方法都是执行InvocationHandler中的invoke方法，而InvocationHandler又持有一个
  *被代理对象的实例，就可以去调用真正的对象实例。
  */
  public $Proxy0(InvocationHandler paramInvocationHandler)
    throws 
  {
    super(paramInvocationHandler);
  }  
  //这个静态块本来是在最后的，我把它拿到前面来，方便描述
   static
  {
    try
    {
      //看看这儿静态块儿里面的住giveTask通过反射得到的名字m3，其他的先不管
      m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", new Class[] { Class.forName("java.lang.Object") });
      m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString", new Class[0]);
      m3 = Class.forName("proxy.Person").getMethod("giveTask", new Class[0]);
      m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode", new Class[0]);
      return;
    }
    catch (NoSuchMethodException localNoSuchMethodException)
    {
      throw new NoSuchMethodError(localNoSuchMethodException.getMessage());
    }
    catch (ClassNotFoundException localClassNotFoundException)
    {
      throw new NoClassDefFoundError(localClassNotFoundException.getMessage());
    }
  } 
  /**
  * 
  *这里调用代理对象的giveMoney方法，直接就调用了InvocationHandler中的invoke方法，并把m3传了进去。
  *this.h.invoke(this, m3, null);我们可以对将InvocationHandler看做一个中介类，中介类持有一个被代理对象，在invoke方法中调用了被代理对象的相应方法。通过聚合方式持有被代理对象的引用，把外部对invoke的调用最终都转为对被代理对象的调用。
  */
  public final void giveTask()
    throws 
  {
    try
    {
      this.h.invoke(this, m3, null);
      return;
    }
    catch (Error|RuntimeException localError)
    {
      throw localError;
    }
    catch (Throwable localThrowable)
    {
      throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
    }
  }
}

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