对Spring AOP框架实现的结构分析

本文的目标：
从实现的角度来认识SpringAOP框架。

观察的角度：
从外部接口，内部实现，组成部分，执行过程四个方面来认识SpringAOP框架。

本文的风格：
首先列出AOP的基本概念；
其次介绍框架所涉及到的核心组件列表，组件之间的结构关系图；
然后细化结构图中的部分；
接下来是一个简单的sample；
最后是后记部分。

注：
1.本文的源代码基于Spring2.x。Spring的源代码也处于演变中，但对基础代码的影响并不大。
2.本文是对Spring IoC容器实现的结构分析的姊妹帖。

正文：
Spring AOP框架涉及的基本概念介绍：
关注点(concern)：一个关注点可以是一个特定的问题、概念、或是应用程序的兴趣区间--总而言之，应用程序必须达到的一个目标。
核心关注点(core concern)：业务功能模块，如：存款模块，取款模块，转账模块等，
横切关注点(crosscutting concern)：非功能性的、横切性模块，如：安全性管理，事务管理，性能监控等。

方面(aspect)：一个方面是对一个横切关注点的模块化，它将那些原本散落在各处的、用于实现这个关注点的代码归整到一处。

连接点(join point)：程序执行过程中的一点，如：
字段访问：读、写实例变量；
方法调用：对方法(包括构造方法)的调用；
异常抛出：特定的异常被抛出。

切入点(pointcut)：一组连接点的总称，用于指定某个增强应该在何时被调用。切入点常用正则表达式或别的通配符语法来描述，有些AOP实现技术还支持切入点的组合。

增强(advice)：在特定连接点执行的动作。很多AOP框架都以拦截器(interceptor)的形式来表现增强--所谓拦截器是这样的一个
           对象：当连接点被调用时，它会收到一个回调消息。基本的增强有：
   前增强(BeforeAdvice)：在连接点调用之前，首先调用增强；
   后增强(AfterAdvice)：在连接点调用之后，再调用增强，在AspectJ中，后增强又分为三种：
AfterReturningAdvice：在调用成功完成(没有异常抛出)之后。
AfterThrowingAdvice：在抛出某种特定类型(或其子类型)的异常之后。
AfterAdvice：在连接点的任何调用之后，不管调用是否抛出异常。
  环绕增强(AroundAdvice)：这类增强可以完全控制执行流程。除了完成本身的工作之外，它还需要负责主动调用连接点，促使真实的操作发生(proceed)-- 这通常是通过调用某个特定的方法来完成的。

引介(introduction)：为一个现有的Java类或接口添加方法或字段。这种技术可以用于实现Java中的多继承，或者给现有对象模型附加新的API。

混入继承(mixin inheritance)：一个“混入类”封装了一组功能，这组功能可以被"混入"到现有的类当中，并且无须使用传统的继承手段。在AOP这里，混入是通过引介来实现的。在Java语言中，可以通过混入来模拟多继承。

织入(weaving)：将方面整合到完整的执行流程(或完整的类，此时被织入的便是引介中)。

拦截器(initerceptor)：很多AOP框架用它来实现字段和方法的拦截(interception)。随之而来的就是在连接点(如方法拦截)处挂接一条拦截器链(interceptor chain)，链条上的每个拦截器通常会调用下一个拦截器。

AOP代理(AOP proxy)：即被增强(advise)的对象引用--也就是说，AOP增强将在其上执行的这样一个对象引用。
目标对象(target object)：位于拦截器链末端的对象实例--这个概念只存在于那些使用了拦截机制的框架之中。

注：上述概念描述引自《Expert One-on-One J2EE Development without EJB》中第八章对AOP概念描述部分，更多精彩部分可以参阅本章的完整内容。
上述概念已被Spring AOP框架很好的实现，相关组件：
Advisor 组件，
Advice   组件，
Pointcut 组件，
Advised 组件，
AopProxy 组件，
AopProxyFactory 组件，

图1.

图1是对增强、切入点、方面、AOP代理之间依赖关系的全景图。
增强和切入点组成一个方面，方面信息与目标对象信息被组织到Advised中，AopProxyFactory通过Advised中保存的信息生成AopProxy
对象，调用AopProxy.getProxy()方法即可获得增强后的对象。
这里要着重了解的是不同的增强子类型，不同的切入点子类型，
对于不同的切入点子类型最重要的两种子类型：静态切入点，动态切入点，
静态切入点：根据部署阶段的信息选择增强，如“拦截特定类的所有getter方法”；
动态切入点：根据运行时的信息选择增强，如“如果某方法的返回值为null,则将其纳入某切入点”。

图2.

图2是对图1中Advisor与Pointcut的实现细化，图中类之间的关系直观上有点乱，但细看下关系还是相当清晰的，
以Advisor结尾的是方面类型，以Pointcut结尾的是切入点类型，
Advisor与Pointcut的复用关系分两类：一类是组合复用，另一类是具体继承复用，
组合复用例子 如：RegexpMethodPointcutAdvisor 与 AbstractRegexpMethodPointcut之间的关系，
               NameMatchMethodPointcutAdvisor 与 NameMatchMethodPointcut之间的关系，
具体继承复用例子 如：StaticMethodMatcherPointcutAdvisor 与 StaticMethodMatcherPointcut 之间的关系，
          DynamicMethodMatcherPointcutAdvisor 与 DynamicMethodMatcherPointcut 之间的关系，

图3.

图3是对图1中生成AopProxy对象的实现细化，
AopProxyFactory通过AdvisedSupport提供的信息生成AopProxy对象，AopProxy对象的生成分两类方式：一类是动态代理，另一类是字节码增强；
需要注意的是，ProxyFactory与ProxyFactoryBean并不是功能实现的必要部分，主要目的为编程式使用代理提供便利的API。


下面是一个简单的sample：

//目标对象接口.
public interface Target {
	public String play(int arg);
}
//目标对象实现.
public class TargetImpl implements Target {

	public String play(int arg) {
		 System.out.println("play method....");
		return "[Target:]" + arg;
	}
}
//前置增强
public class MyBeforeAdvice implements MethodBeforeAdvice {
	public void before(Method method, Object[] args, Object target)
			throws Throwable {
		 System.out.println(method.getName());
		 System.out.println("before method!");
	}
}
//后置增强
public class MyAfterAdvice implements AfterReturningAdvice {
	public void afterReturning(Object returnValue, Method method,
			Object[] args, Object target) throws Throwable {
		 System.out.println(returnValue + ":after method"); 
	}
}
//切入点实现
public class MyPointcut implements Pointcut {

	public ClassFilter getClassFilter() {
		 
		return new ClassFilter() {

			public boolean matches(Class arg0) {
				if (arg0 == TargetImpl.class) {
					return true;
				}
				return false;
			}
			
		};
	}

	public MethodMatcher getMethodMatcher() {
		 
		return new MethodMatcher() {

			public boolean isRuntime() {
				 
				return false;
			}

			public boolean matches(Method arg0, Class arg1) {
				
				if ("play".equals(arg0.getName())) {
					return true;
				}
				return false;
			}

			public boolean matches(Method arg0, Class arg1, Object[] arg2) {
				System.out.println("aaaaaa");
				if ("play".equals(arg0.getName())) {
					return true;
				}
				return false;
			}
			
		};
	}

}
public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		 Target target = new TargetImpl();   //目标对象
		 Advice beforeAdvice = new MyBeforeAdvice(); //增强
		 Pointcut pointcut = new MyPointcut(); //切入点
		 DefaultPointcutAdvisor dda = new DefaultPointcutAdvisor(); //切面
		 dda.setAdvice(beforeAdvice);
		 dda.setPointcut(pointcut);
		 
		 AdvisedSupport advisedSupport = new AdvisedSupport(); //提供基本的编程方式,
		 advisedSupport.addAdvisor(dda);
		 advisedSupport.addAdvice(new MyAfterAdvice());
		 advisedSupport.addInterface(Target.class);
		 advisedSupport.setTarget(target);
		 AopProxy aopProxy = new DefaultAopProxyFactory().createAopProxy(advisedSupport);
		 Target proxy = (Target)aopProxy.getProxy();
		 System.out.println(proxy.play(200));
		 
		 ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();  //提供便利的编程方式.
		 proxyFactory.addAdvisor(dda);
		 proxyFactory.addInterface(Target.class);
		 proxyFactory.setTarget(target);
		 Target proxy2 = (Target)proxyFactory.getProxy();
		 System.out.println(proxy2.play(201));
		 
		 ProxyFactoryBean proxyFactoryBean = new ProxyFactoryBean(); //提供便利的配置方式
		 proxyFactoryBean.addAdvisor(dda);
		 proxyFactoryBean.addInterface(Target.class);
		 proxyFactoryBean.setTarget(target);
		 Target proxy3 = (Target)proxyFactoryBean.getObject();
		 System.out.println(proxy3.play(232));
	}
}

注：此处为了简单忽略了一些概念描述：
1.对引介，混入继承没有涉及。
2.对通知链的管理，如：同一切入点多个通知对象之间的执行顺序问题；
3.上述的描述是Spring AOP框架本身，所提供的使用方式是编程式，这种使用方式太过于低级，以至于我们在九成的情况下不会使用到，主流的使用方式是配置化的声明式使用方式，将AOP与IoC结合起来使用才能发挥出最大威力，ProxyFactoryBean提供了有限的声明式使用方式，但严格来说它仍是编程式，因为ProxyFactoryBean是一个FactoryBean，一个FactoryBean的目标就是以编程式替换复杂的配置式，而且最重要的是它暴露的API太过低级，配置文件中bean元素的abstract属性对配置文件的长度提供有限的帮助，自动代DefaultAdvisorAutoProxyCreator很好的隐藏了低级的API，DefaultAdvisorAutoProxyCreator是一个BeanPostProcessor，用于完成AOP框架与IoC容器的集成工作，但是这种方式依然没有解决需要同XXXAdvisor这样的低级API打交道的问题；
    随着spring2.x引入的xml元素<aop:config>及@Aspect注解的AspectJ描述性风格的出现，使用Spring AOP框架的使用达到完全的声明式标准，这种风格也使得Spring 事务框架受益，从TransactionProxyFactoryBean类到xml元素<tx:advice>、<aop:config>及@Transactional注解，
    使得我们只需关注高层描述，而无需涉及低级API。
附上DefaultAdvisorAutoProxyCreator的类结构图：


总结：
要全面理解AOP相关概念，回答下述问题是必须的。
1。AOP概念产生的背景，AOP所要解决的问题，AOP所涉及的概念，
2。实现一个AOP框架所需要注意的问题是什么，
3。不同AOP框架实现之间的比较，
4。AOP的一些副作用讨论。


参考目录：
《Expert One-on-One J2EE Development without EJB》
《Professional Java Development with the Spring Framework》
《Mastering AspectJ》