《Spring》AOP实现原理
- 1. 概述
- 2. 代理类型
- 2.1 静态代理
- 2.2 动态代理
- 2.2.1 JDK动态代理
- 2.2.2 CGLIB动态代理
- 2.3 何时使用JDK动态代理还是CGLIB?
- 3. 相关术语
- 4. 织入方式
- 5. 通知类型
- 6. 事务的特性
- 7. 事务的隔离级别
- 8. 事务的传播行为
- 9. 事务的管理方式
1. 概述
SpringAOP(Aspect Orient Programming
)是一种设计思想,称为面向切面编程,利用横切技术剖析对象内部,将业务之间共同调用的逻辑提取并封装为一个可复用的模块,这个模块被命名为切面(Aspect),该模块减少系统中的重复代码,降低模块间的耦合度,可用于日志、权限认证、事务管理等。
SpringAOP思想的实现一般都是基于代理模式 ,在Java中采用JDK动态代理模式,但是JDK动态代理模式只能代理接口而不能代理类。因此SpringAOP会在CGLIB、JDK动态代理之间进行切换。
2. 代理类型
SpringAOP的实现是基于代理模式 ,代理类型包括:静态代理、动态代理。
2.1 静态代理
AspectJ
(编译时增强)使用的是静态代理。所谓静态代理指的是,AOP框架会在编译阶段生成AOP代理类,它会在编译阶段将AspectJ植入到Java字节码中,运行的时候就是增强后的AOP对象。
AspectJ
实现方式上依赖于特殊的AJC编译器,它并非是SpringAOP框架的一部分,而是SpringAOP使用了AspectJ的Annotation
(注解),用来定义切面、切点等功能。
2.2 动态代理
SpringAOP使用的是动态代理。所谓动态代理指的是,AOP框架不会去修改字节码,而是每次运行时在内存中临时为方法生成一个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。
2.2.1 JDK动态代理
JDK动态代理要求被代理类必须实现一个接口,核心是InvocationHandler
接口和Proxy
类。JDK动态代理调用了Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)
,通过该方法生成字节码,动态的创建一个代理类。interfaces参数是该动态类所继承的所有接口,而继承InvocationHandler接口的类则是实现在调用代理接口方法前后的具体逻辑。当
我们调用代理类对象的方法时,都会委托到InvocationHandler.invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
方法,代理类对象作为proxy参数传入,参数method标识了我们具体调用的是代理类的哪个方法,args为这个方法的参数。
public interface PersonService {
void speak(String content);
}
public class UserServiceImpl implements PersonService {
@Override
public void speak(String content) {
System.out.println("speak被调用了===" + content);
}
}
public class JDKProxy implements InvocationHandler {
private Object proxy;
public JDKProxy(Object proxy) {
this.proxy = proxy;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
Object object = method.invoke(this.proxy, args);
return object;
}
public static void main(String[] args) {
PersonService person = (PersonService) Proxy.newProxyInstance(PersonService.class.getClassLoader(),
new Class[]{PersonService.class}, new JDKProxy(new UserServiceImpl()));
person.speak("我是用户");
}
}
2.2.2 CGLIB动态代理
CGLIB
(Code Generation Library)底层使用了ASM
(一个短小精悍的字节码操作框架)来操作字节码生成新的类,除了CGLIB
库外,脚本语言(如Groovy何BeanShell)也使用ASM生成字节码。
CGLIB
既能代理接口也能代理类,如果某个类被标记为final,是无法使用CGLIB做动态代理。
相关核心API:
-
net.sf.cglib.proxy.Enhancer
:增强类,用来创建动态代理类。 -
net.sf.cglib.proxy.MethodProxy
:可以方便的调用代理对象的方法。 -
net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor
:方法拦截类,它是Callback接口的子接口需要用户实现。
2.3 何时使用JDK动态代理还是CGLIB?
- 如果目标对象实现了接口,默认情况下会采用JDK的动态代理实现AOP。
- 如果目标对象实现了接口,可以强制使用CGLIB实现AOP。
- 如果目标对象没有实现了接口,必须采用CGLIB库,Spring会自动在JDK动态代理和CGLIB之间转换。
如果目标类没有实现接口,那么SpringAOP会选择使用CGLIB动态代理目标类。
3. 相关术语
- 切面(Aspect):切面是通知和切点的结合,通知和切点共同定义了切面的全部内容,一般使用@Aspect实现切面的定义;
- 通知(Advice):通知定义了切面是什么以及何时使用,如Before、After;
- 切点(PonitCut):切点定义了在何处应用连接点(JoinPonit),通常使用明确的类和方法名称,或是利用正则表达式定义所匹配的类和方法名称来指定这些切点;
- 连接点(JoinPonit):连接点是在应用执行过程中能够插入切面的一个点,这个点可以是调用方法时、抛出以异常时、甚至修改一个字段时;
- 目标对象(Target):需要被代理的类,如UserService;
- 织入(Weaving):织入是把切面应用到目标对象并创建新的代理对象的过程。
4. 织入方式
- 编译时织入:需要特殊的编译器,如AspectJ;
- 类加载时织入:需要特殊的类加载器,如ClassLoader;
- 运行时织入:Spring采用动态代理的方式实现运行时织入,如SpringAOP。
5. 通知类型
- 前置通知(Before):在目标方法被调用之前调用通知功能;
- 后置通知(After):在目标方法执行完成之后调用通知,此时不会关心方法的输出是什么;
- 返回通知(After-returning):在目标方法成功执行之后调用通知;
- 异常通知(After-throwing):在目标方法抛出异常后调用通知;
- 环绕通知(Around):在被通知的方法调用之前和调用之后执行自定义的行为。
6. 事务的特性
- 原子性(Atomacity):事务包含的操作要么全部成功,要么全部失败,即使回滚也不会对数据库产生影响。
- 一致性(Consistency):事务必须使数据从一个一致性状态变换到另一个一致性状态,也就是说当一个系统在一致状态下更新后,系统中所有数据都保持一致。
- 隔离性(Isolation):当多个用户并发访问数据库时,比如操作同一张表时,数据库为每一个用户开启的事务,不能被其他事务的操作所干扰,多个并发事务之间相互隔离。
- 持久性(Durability):事务一旦被提交,对数据库中的数据的改变就是永久性的,即使数据库系统遇到故障也不会丢失提交事务的操作。
7. 事务的隔离级别
-
TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT
:使用后端数据库默认的隔离级别,MySQL默认采用的REPEATABLE_READ
隔离级别。Oracle默认采用的READ_COMMITTED
隔离级别。 - 读未提交(
TransactionDefinition.ISOLATION_READ_UNCOMMITTED
):在这种隔离级别下可能会出现脏读,事务A读取了事务B更新的数据,然后B回滚操作,那么A读取到的数据是脏数据。 - 读已提交(
TransactionDefinition.ISOLATION_READ_COMMITTED
):在这种隔离级别下可能会出现不可重复读,指事务A多次读取同一条数据,事务B在事务A多次读取的过程中,对数据做了更新并提交,导致事务A多次读取的数据不一致。(可避免脏读的发生,MySQL默认的隔离级别) - 可重复读
(TransactionDefinition.ISOLATION_REPEATABLE_READ
):在这种隔离级别下可能会出现幻读。指在一个事务内,多次读取一个范围内的数据,发现多次读取的结果不一致(记录可能会增多或减少)。例如事务T1在读取一个范围内数据时结果为空,然后事务T2插入了N条数据并提交事务,事务T1再次读取时结果依然为空,然后事务T1插入了M条数据之后再次查询时结果为N+M条数据,这就发生了幻读。(可避免脏读、不可重复读的发生) - 可串行化(
TransactionDefinition.ISOLATION_SERIALIZABLE
):就是以锁表的方式(类似于Java多线程中的锁)使得其他的线程只能在锁外等待。(可避免脏读、不可重复读、幻读的发生)
8. 事务的传播行为
- 支持事务
1. PROPAGATION_REQUIRED
:如果当前存在事务,则加入事务;反之,则新建事务。
2. PROPAGATION_SUPPORTS
:如果当前存在事务,则加入事务;反之,则以非事务方式执行。
3. PROPAGATION_MANDATORY
:如果当前存在事务,则加入事务;反之,则抛出异常。 - 不支持事务
1. PROPAGATION_REQUIRES_NEW
:新建事务,如果当前存在事务,则挂起事务。
2. PROPAGATION_NOT_SUPPORTED
:如果当前存在事务,则挂起事务,以非事务方式执行。
3. PROPAGATION_NEVER
:如果当前存在事务,则抛出异常,以非事务方式执行。 - 其他情况
1. PROPAGATION_NESTED
:如果当前存在事务,则在嵌套事务内执行;反之,则创建一个新事务。
9. 事务的管理方式
- 编程式事务管理:使用TransactionTemplate。
- 声明式事务管理:建立在AOP之上的,其本质是通过AOP功能,对方法前后进行拦截,将事务处理的功能编织到拦截的方法中,也就是在目标方法开始之前加入一个事务,在执行完目标方法之后根据执行情况提交或者回滚事务。
Spring事务的本质其实就是数据库对事务的支持,没有数据库的事务支持,Spring是无法提供事务功能的。真正的数据库层的事务提交和回滚是通过
binlog
或者redo log
实现的。