寫在前面的話

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工程程式碼地址 思維導圖地址

工程結構圖：

概要

本篇是接著前兩篇講的，為了避免不必要的重複，請大家先看下。

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曹工說Spring Boot原始碼（17）-- Spring從xml檔案裡到底得到了什麼（aop：config完整解析【中】）

本篇主要講解spring如何在bean生成過程中，完成“狸貓換太子”操作的。（利用代理物件，替換ioc容器中的原有bean）。

回顧前文

spring解析的xml如下：

<!--目標物件-->
<bean id="performer" class="foo.Performer"/>

<!--切面-->
<bean id="performAspect" class="foo.PerformAspect"/>

<!--配置切入點-->
<aop:config>
    <aop:pointcut id="mypointcut" expression="execution(public * foo.Perform.sing(..))"/>
    <aop:aspect id="myAspect" ref="performAspect">
        <aop:after method="afterPerform" pointcut-ref="mypointcut"/>
    </aop:aspect>
</aop:config>

經前文的理解，總共生成了如下幾個bean definition。

spring大致啟動流程

1. 解析xml、註解，通過各種渠道，得到bean definition；

2. 從bean definition集合中，找出bean class實現了BeanFactoryPostProcessor介面的子集，然後通過getBean來獲取這部分特殊的bean，然後依次呼叫其postProcessBeanFactory方法

   來對其餘的bean definition進行處理；

   public interface BeanFactoryPostProcessor {
   
    /**
     * Modify the application context's internal bean factory after its standard
     * initialization. All bean definitions will have been loaded, but no beans
     * will have been instantiated yet. This allows for overriding or adding
     * properties even to eager-initializing beans.
     * @param beanFactory the bean factory used by the application context
     * @throws org.springframework.beans.BeansException in case of errors
     */
    void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory);
   }

3. 從bean definition集合中，找出bean class實現了BeanPostProcessor介面的子集，然後通過getBean來獲取這部分特殊的bean，然後儲存起來。

4. 找出不具有特殊功能的（沒實現BeanFactoryPostProcessor，也沒實現BeanPostProcessor）bean definition 集合，再過濾出單例bean，且lazy-init屬性為false（說明要在spring容器初始化過程中，例項化的bean）的這部分，作為子集；然後依次呼叫其getBean方法。

以上就是spring比較粗的流程，當然，很多細節沒說，不過核心流程是這樣的。

spring aop如何生效

1. 例項化AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator

在前面的spring流程中，第三步，就會去查詢實現了BeanPostProcessor的bean definition集合，其中，就會包含AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator 這個bean definition；然後通過getBean方法，將這個bean definition例項化為bean。（這個過程，類似於通過class來建立物件）

這個步驟的具體實現入口在：

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
   synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
      // Prepare this context for refreshing.
      prepareRefresh();

      // Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
      ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

      /**
       * 配置beanFactory
       */
      prepareBeanFactory(beanFactory);

      try {
         postProcessBeanFactory(beanFactory);

         // Invoke factory processors registered as beans in the context.
         invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

         // 入口在這裡！這裡面會去 getBean
         registerBeanPostProcessors(beanFactory);

         // Initialize message source for this context.
         initMessageSource();

         // Initialize other special beans in specific context subclasses.
         onRefresh();

         // Check for listener beans and register them.
         registerListeners();

         /**
          * 這裡對單例bean、且lazy-init=false進行例項化
          */
         finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

         // Last step: publish corresponding event.
         finishRefresh();
      }
   }
}

具體跟進去後，在如下位置，809行，就通過getBean，獲取到了AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator這個bean了：

2.AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator對target bean進行後置處理，生成代理

在“spring大致啟動流程”中的第四步，去預先例項化bean時，會進入以下邏輯：

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
   synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
      ...

      try {
        ...

         // Check for listener beans and register them.
         registerListeners();

         /**
          * 入口在這裡。這裡對單例bean、且lazy-init=false進行例項化
          */
         finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

         // Last step: publish corresponding event.
         finishRefresh();
      }
   }
}

然後會進入以下邏輯：

org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory#preInstantiateSingletons
public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
   if (this.logger.isInfoEnabled()) {
      this.logger.info("Pre-instantiating singletons in " + this);
   }
   // 其中 this.beanDefinitionNames 儲存了所有的bean definition名稱
   for (String beanName : this.beanDefinitionNames) {
      RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
      // 例項化那些：非抽象、單例、非lazy-init的bean definition
      if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) {
         if (isFactoryBean(beanName)) {
           ...
            if (isEagerInit) {
               getBean(beanName);
            }
         }
         else {
            getBean(beanName);
         }
      }
   }
}

所以，這裡就是對那些：非抽象、單例、非lazy-init的bean definition 進行例項化。

我們這裡，大家看下當前容器中包含的全部的bean definition：

我這邊的demo，第一個要例項化的bean，就是performer。在getBean()處理performer這個bean的過程中，會經歷以下的流程：

其中，AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator 作為beanPostProcessor，在例項化performer這個bean時，有兩個時間點參與進來。

哪兩個時間點呢，大家再看看，AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator 的類圖：

其實它不止實現了BeanPostProcessor介面，它還實現了InstantiationAwareBeanPostProcessor介面。這個多出來的介面，幹嘛的？大家看看它的方法就知道了：

public interface InstantiationAwareBeanPostProcessor extends BeanPostProcessor {

    // 注意，before Instantiation的意思是，例項化之前呼叫
    Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException;

    // 這個，例項化之後呼叫
    boolean postProcessAfterInstantiation(Object bean, String beanName) throws BeansException;

    ...無關方法
}

所以，InstantiationAwareBeanPostProcessor擴充套件了兩個時間點出來，一個是例項化前，一個是例項化後。

什麼叫例項化？把一個物件new出來，通俗來講，就叫做例項化。

在spring的getBean流程裡，例項化肯定是早於初始化的。所以，一個bean，會經歷如下順序（大家直接看前面點的圖，更清晰）：

1. InstantiationAwareBeanPostProcessor的postProcessBeforeInstantiation；

2. 根據bean definition來例項化，假設bean class為A，bean definition中的constructorArgumentValues引數，如果為空，則使用A的預設建構函式；如果constructorArgumentValues有值，表示：在此之前，需要先獲取到相應的建構函式值，才能去反射通過構造器來建立物件

   這裡面，會涉及到bean的遞迴呼叫。

   比如，以前一篇和開頭提到的，AspectJPointcutAdvisor 這個bean definition來說，其中它的建構函式，就要求一個AbstractAspectJAdvice 物件：

   public AspectJPointcutAdvisor(AbstractAspectJAdvice advice) {
      Assert.notNull(advice, "Advice must not be null");
      this.advice = advice;
      this.pointcut = advice.buildSafePointcut();
   }

   那AbstractAspectJAdvice 這個物件要怎麼生成，這個在我們的場景下，是被抽象成一個內部bean的，bean class為AspectJAfterAdvice。AspectJAfterAdvice這個類呢，建構函式又是下面這樣的：

   public AspectJAfterAdvice(
         Method aspectJBeforeAdviceMethod, AspectJExpressionPointcut pointcut, AspectInstanceFactory aif) {
   
      super(aspectJBeforeAdviceMethod, pointcut, aif);
   }

   又依賴了一堆其他的引數，這三個引數，其中2個也是被定義為了內部bean definition，一個為bean 引用。（具體請參照前一篇）。

   所以，這個bean的例項化過程就相對繁瑣，涉及到bean的遞迴生成。

3. InstantiationAwareBeanPostProcessor的postProcessAfterInstantiation；

4. 屬性注入，此時是autowired等發揮作用的地方；

5. BeanPostProcessor的postProcessBeforeInitialization

6. BeanPostProcessor#postProcessAfterInitialization

這裡面6個步驟，AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator 在其中兩個地方，實現了自己的業務邏輯。

2.1 InstantiationAwareBeanPostProcessor的postProcessBeforeInstantiation

具體實現在：

org.springframework.aop.framework.autoproxy.AbstractAutoProxyCreator
public Object postProcessBeforeInstantiation(Class<?> beanClass, String beanName) throws BeansException {
   Object cacheKey = getCacheKey(beanClass, beanName);

   if (beanName == null || !this.targetSourcedBeans.contains(beanName)) {
      if (this.advisedBeans.containsKey(cacheKey)) {
         return null;
      }
      // 入口在這：shouldSkip 
      if (isInfrastructureClass(beanClass) || shouldSkip(beanClass, beanName)) {
         this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
         return null;
      }
   }

   // Create proxy here if we have a custom TargetSource.
   // Suppresses unnecessary default instantiation of the target bean:
   // The TargetSource will handle target instances in a custom fashion.
   if (beanName != null) {
      TargetSource targetSource = getCustomTargetSource(beanClass, beanName);
      if (targetSource != null) {
         this.targetSourcedBeans.add(beanName);
         Object[] specificInterceptors = getAdvicesAndAdvisorsForBean(beanClass, beanName, targetSource);
         Object proxy = createProxy(beanClass, beanName, specificInterceptors, targetSource);
         this.proxyTypes.put(cacheKey, proxy.getClass());
         return proxy;
      }
   }

   return null;
}

以上邏輯中，我們需要進入到shouldSkip方法，重點是下面的findCandidateAdvisors方法:

@Override
protected boolean shouldSkip(Class beanClass, String beanName) {
   // TODO: Consider optimization by caching the list of the aspect names
   /**
    * 這裡呼叫了父類中實現的findCandidateAdvisors，獲取候選的advisor bean；這裡也是真正根據bean
    * definition去生成advisor bean的地方
    */
   List<Advisor> candidateAdvisors = **findCandidateAdvisors()**;
   for (Advisor advisor : candidateAdvisors) {
      /**
       * 如果當前要檢查的bean，就是advisor裡的通知類，則跳過
       */
      if (advisor instanceof AspectJPointcutAdvisor) {
         if (((AbstractAspectJAdvice) advisor.getAdvice()).getAspectName().equals(beanName)) {
            return true;
         }
      }
   }
   return super.shouldSkip(beanClass, beanName);
}

下面會找出ioc容器中，實現了Advisor介面的bean definition，並全部例項化。Advisor是什麼？

我們前面提到的AspectJPointcutAdvisor，就實現了這個介面。

public List<Advisor> findAdvisorBeans() {
   // Determine list of advisor bean names, if not cached already.
   String[] advisorNames = null;
   synchronized (this) {
      advisorNames = this.cachedAdvisorBeanNames;
      if (advisorNames == null) {
         // 1.從spring容器查詢Advisor型別的bean definition
         advisorNames = BeanFactoryUtils.beanNamesForTypeIncludingAncestors(
               this.beanFactory, Advisor.class, true, false);
         this.cachedAdvisorBeanNames = advisorNames;
      }
   }
   if (advisorNames.length == 0) {
      return new LinkedList<Advisor>();
   }

   List<Advisor> advisors = new LinkedList<Advisor>();
   for (String name : advisorNames) {
      if (isEligibleBean(name) && !this.beanFactory.isCurrentlyInCreation(name)) {
            // 遍歷那些bean definition，通過getBean，來獲取bean
            advisors.add(this.beanFactory.getBean(name, Advisor.class));
      }
   }
   return advisors;
}

再囉嗦一句，advisor差不多是aop的核心資料結構，你通過Aspect註解方式，最終也是解析為一個個的Advisor。

一個切點+一個切面方法 基本就等於一個Advisor物件。比如，一個before方法，算一個；在一個after，又算一個。

2.2 BeanPostProcessor的postProcessAfterInitialization

這是第二個時間點，在這裡，檢查bean要不要被攔截，生成代理。大家可以簡單理解，因為每個bean的建立過程，都要被它處理，它呢，就會檢查，這個bean，是不是匹配切點，如果匹配，就生成代理。

舉個例子，以前看過一個小說，是京官去很偏遠的地方上任，路上被人殺了，並被另外一個人拿了印章，到了地方，靠著印章，招搖撞騙，當了地方官。假設切點是：每個過路人；切面：偷天換日。那這個PostProcessor，就是那夥人，攔截每個過路人，並判斷是不是那個倒黴的京官，如果是，就殺了並且換個人拿了印章去當地方官。

public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
   if (bean != null) {
      Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
      if (!this.earlyProxyReferences.contains(cacheKey)) {
         // 返回生成的代理物件
         return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
      }
   }
   return bean;
}

這裡的下面這句，bean是原始bean，wrapIfNecessary返回的，就作為最終的bean。如果你不需要切這個bean，那你就返回它本身；如果要代理，你就返回另一個代理物件即可。

return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);

我們仔細看這個方法內部：

protected Object wrapIfNecessary(Object bean, String beanName, Object cacheKey) {
   if (beanName != null && this.targetSourcedBeans.contains(beanName)) {
      return bean;
   }
   if (Boolean.FALSE.equals(this.advisedBeans.get(cacheKey))) {
      return bean;
   }
   if (isInfrastructureClass(bean.getClass()) || shouldSkip(bean.getClass(), beanName)) {
      this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
      return bean;
   }

   // 獲取前面2.1章節裡的Advisor物件，並儲存到Object[] specificInterceptors 裡
   Object[] specificInterceptors = getAdvicesAndAdvisorsForBean(bean.getClass(), beanName, null);
   if (specificInterceptors != null) {
      this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.TRUE);
      // 建立代理，注意，Advisor陣列，已經被傳進去了。
      Object proxy = createProxy(bean.getClass(), beanName, specificInterceptors, new SingletonTargetSource(bean));
      this.proxyTypes.put(cacheKey, proxy.getClass());
      return proxy;
   }

   this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
   return bean;
}

大家看上面的註釋吧，這裡獲取了ioc容器裡的Advisor物件，如果advisor陣列不為null，則建立代理，並返回代理。大家看下面的debug圖就理解了。

建立代理的過程就簡單了，基本就是：有介面就搞個jdk 動態代理，否則就cglib代理。

我做了個小測試，

protected Object wrapIfNecessary(Object bean, String beanName, Object cacheKey) {
   if (bean.getClass().getName().equals("foo.Performer")) {
      return "hahha";
   }
   ...其他程式碼省略，主要加了上面那個if
   return bean;
}

public final class Main {

    public static void main(String[] args) {
        ClassPathXmlApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext(
                "context-namespace-test-aop.xml");

        Perform performer = (Perform) ctx.getBean(Perform.class);
        performer.sing();
    }
}

然後在倒數第二行，獲取Perform型別的bean時，報錯了。為啥呢？因為本來foo.Performer實現了Perform介面，但現在，我用一個string作為代理返回去了，所以就沒有實現Perform介面的bean存在了

Exception in thread "main" org.springframework.beans.factory.NoSuchBeanDefinitionException: No qualifying bean of type [foo.Perform] is defined
    at org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory.getBean(DefaultListableBeanFactory.java:296)
    at org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext.getBean(AbstractApplicationContext.java:1196)
    at foo.Main.main(Main.java:23)

總結

spring aop這個東西，還是不簡單，我本來打算這一講把全部內容說清楚；但現在發現，建立代理這部分，還是得放到下一篇。

至於原始碼那些，在第16篇裡給了地址的，大家可以看看。有啥問題，及時聯絡我