利用JAVA的动态属性之反射原理实现一个简单AOP容器 - AOP的实现原理分析

AOP：Aspect Oriented Programming，意为面向切面/局部的程序设计。它是面向对象的程序设计的一种延伸。

本文试图通过使用Java本身的动态属性，来实现一个具有简单的AOP功能的容器。
开始理解起来可能比较费劲，但我们可以通过一个通俗说明来这样理解AOP的概念，就是使用AOP可以不用修改原有的代码，而可以追加新的功能。

比如，我们用AOP实现了用户登陆（判断ID与密码是否正确）功能，现在我们要求在用户登陆时用LOG记录用户登陆的情况。一般的做法是直接修改已有的登陆逻辑代码，但使用AOP，可以不用修改原有的代码而完成此功能。


本文试图通过使用Java本身的动态代理功能，来实现一个具有简单的AOP功能的容器。从而帮助大家对AOP有个大概的认识。

Java动态代理功能


首先，我们简单介绍一下Java动态代理功能。JAVA的动态代理功能主要通过java.lang.reflect.Proxy类与java.lang.reflect.InvocationHandler接口完成，这里正是通过它们实现一个简单的AOP容器的。其实，像JBoss AOP等其他动态AOP框架也都是通过Proxy和InvocationHandler来实现的。


Java从JDK1.3开始提供动态代理（Java Proxy）功能。 
所谓动态代理，即通过代理类：Proxy的代理，接口和实现类之间可以不直接发生联系，而可以在运行期（Runtime）实现动态关联。 
AOP（Aspect Oriented Programming）：面向切面编程，其中的一种实现方法便是用Proxy来实现的。 
Java Proxy只能代理接口，不能代理类。 
Java Proxy功能主要通过java.lang.reflect.Proxy类与java.lang.reflect.InvocationHandler接口实现。 
java.lang.reflect.Proxy （代理类） > ProxyInterface（被代理的接口）  > InvocationHandler（关联类）> Class（可以在InvocationHandler中被调用）。它们之间的关系可以用下面的流程图来表示：


动态代理类：Proxy  被代理的接口  InvocationHandler实现类  代理类

     实际上的调用关系可以用下面的流程图来表示:

Proxy.newProxyInstance

XxxxInterface xx = $ProxyN(N=0,1,2…)

XxxxInterface.calledMethod

$ProxyN.calledMethod

InvocationHandler.invoke

method.invoke(obj, args)

obj.calledMethod

Proxy. newProxyInstance的参数：必须传送以下3个参数给Proxy. newProxyInstance方法：ClassLoader，Class[]，InvocationHandler。其中参数2为被代理的接口 Class，参数3为实现InvocationHandler接口的实例。 
可以通过Proxy. newProxyInstance方法得到被代理的接口的一个实例（instance），该实例由newProxyInstance方法动态生成，并实现了该接口。 
当程序显示调用接口的方法时，其时是调用该实例的方法，此方法又会调用与该实例相关联InvocationHandler的invoke方法。
这样我们可以在InvocationHandler.invoke方法里调用某些处理逻辑或真正的逻辑处理实现类。



用Java Proxy实现AOP容器


下面我们使用Java Proxy来实现一个简单的AOP容器。
文件列表：


    

            文件名

            说明

        


            AopInvocationHandlerImpl.java

            该类实现了java.lang.reflect.InvocationHandler接口，我们通过它记录LOG信息

        


            AopContainer.java

            简单的AOP容器，通过它把IDoBusiness与AopInvocationHandlerImpl关联起来

        


            IDoBusiness.java

            逻辑处理接口

        


            DoBusiness.java

            逻辑处理实现类

        


            TestAop.java

            测试类

        



简单的AOP容器：
AopContainer.java
package com.test.aop.framework;

import java.lang.reflect.Proxy;

/**
* A Simple AOP Container
*
*/
public class AopContainer {
    public static <T> T getBean(Class<T> interfaceClazz, final T obj) {
        assert interfaceClazz.isInterface();
        
        return (T) Proxy.newProxyInstance(interfaceClazz.getClassLoader(),
                new Class[] { interfaceClazz }, new AopInvocationHandlerImpl(obj));
    }

    public static Object getBean(final Object obj) {
        return Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),
                obj.getClass().getInterfaces(), new AopInvocationHandlerImpl(obj));
    }
}


第一个getBean方法通过2个参数（第一个参数为被代理的接口，第二个参数为被代理的类实例）
第二个getBean方法只有一个参数，就是类的实例。该类必须实现1个以上的接口。本文的例子并没有使用到该方法，所以这里顺便介绍一下它的使用方法。比如有一个类HelloWorld实现了接口IHelloWorld1和IHelloWorld2，那么可以通过
HelloWorld helloWorld = new HelloWorld();
IHelloWorld1 helloWorld1 = (IHelloWorld1)AopContainer.getBean(helloWorld);
//或
IHelloWorld2 helloWorld2 = (IHelloWorld2)AopContainer.getBean(helloWorld);


调用。当然很多时候都不会直接用new HelloWorld()生成HelloWorld实例，这里为了简便，就直接用new生成HelloWorld实例了。

实现InvocationHandler接口的中间类：
AopInvocationHandlerImpl.java
package com.test.aop.framework;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;

public class AopInvocationHandlerImpl implements InvocationHandler {
    private Object bizPojo;
    
    public AopInvocationHandlerImpl(Object bizPojo) {
        this.bizPojo = bizPojo;
    }

    /*
     * (non - Javadoc)
     * 
     * @see java.lang.reflect.InvocationHandler#invoke(java.lang.Object,
     *      java.lang.reflect.Method, java.lang.Object[])
     */
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
            throws Throwable {
        Object o = null;
        try {
            System.out.println("Start:" + method.getName());
            o = method.invoke(bizPojo, args);
            System.out.println("End:" + method.getName());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("Exception Occured!" + e.getMessage());
            // excetpion handling.
        }
        return o;
    }
}


AopInvocationHandlerImpl.invoke方法的第一个参数为代理类，在我们这个例子里为java.lang.reflect.Proxy类的一个实例。第二个参数Method，为被代理的接口的方法调用（实际上是自动生成代理类的方法调用），第三个方法为方法调用的参数。
我们通过在AopInvocationHandlerImpl.invoke方法里的method.invoke(bizPojo, args)来调用bizPojo类的与被代理接口的同名方法。这里，bizPojo必须实现了被代理的接口。
在我们的例子里，我们在实际上被调用的业务逻辑方法的前后输出了日志信息。

实际上的逻辑处理类。该类实现了被代理的接口：IDoBusiness。 
DoBusiness.java
package com.test.aop.framework;

/**
* A business class
*
*/
public class DoBusiness implements IDoBusiness {
    public void printNothing() {
        System.out.println("Just Say Hello!");
    }
    
    public void throwException() {
        throw new RuntimeException("throw Exception from DoBusiness.throwException()");
    }

}

被代理的接口定义：
IDoBusiness.java
package com.test.aop.framework;

/**
* interface for business logic process
*
*/
public interface IDoBusiness {
    public void printNothing();
    public void throwException();
}

测试类：
TestAop.java
package com.test.aop.framework;


/**
* Test AOP
*
*/
public class TestAop {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        DoBusiness doBusiness = new DoBusiness();
        IDoBusiness idoBusiness = AopContainer.getBean(IDoBusiness.class, doBusiness);
        idoBusiness.printNothing();
        
        idoBusiness.throwException();
    }

}

总结：
本文通过Java Proxy实现了一个简单地AOP容器。也简单地展示了AOP的基本实现原理，实际上可以以此为基础实现一个功能完善的AOP容器。