Spring AOP和CGLib动态代理的原理

  上周自己写代码的时候发现了一件怪事，好好研究分析了一下JDK动态代理和CGLib2AopProxy一些基本原理，这篇文章写了蛮久的，特与大家分享。
  先上代码，片段1是LoanRateAdjustTransaction的单元测试代码，片段2是LoanRateAdjustTransaction中的实现：

public void test1() {
  // do something
  LoanRateAdjustRateParam param = new LoanRateAdjustParam();
  loanRateAdjustTransaction.validateParam(param);
  Result result = loanRateAdjustTransaction.execute(param);
  // do some asserts
}

public final void validateParam(LoanRateAdjustRateParam param) {
  //do something
  try{
    loanAcctManager.doSomething1();
  } catch(Exception e) {
    // do nothing
  }
}
@Transactional
public void execute(LoanRateAdjustRateParam param){
  // do something
  try{
    loanAcctManager.doSomething2();
  } catch(Exception e) {
    // do nothing
  }
  ...
}

问题：发现在执行到loanAcctManager.doSomething1();会NullPointerException，即loanAcctManager是null，loanAcctManager.doSomething2()时却不会报NullPOinterException。
“同一个线程，同一个bean”中两行不同代码所引用的对象（loanAcctManager）竟然一个是null（code2 line4），一个却不是null（code2 line13）！！！
难道片段1的line4和line5两行代码所使用的loanRateAdjustTransaction不是同一个对象不成？不可能吧，Spring没这么脑残的把？！下面做一个简单的试验。
实验一：code1中加上两行日志输出代码，

public void test1() {
  // do something
  LoanRateAdjustRateParam param = new LoanRateAdjustParam();
  logger.info(loanRateAdjustTransaction.hashCode());
  loanRateAdjustTransaction.validateParam(param);
  logger.info(loanRateAdjustTransaction.hashCode());
  Result result = loanRateAdjustTransaction.execute(param);
  // do some asserts
}

运行结果日志：

引用

INFO impl.LoanRateAdjustTransactionTest - 405739368
INFO impl.LoanRateAdjustTransactionTest - 405739368

两行日志输出hashCode是一样的，说明是同一个对象！

那还能有什么别的原因？ validateParam和execute方法存在一个细微的差别：execute方法上头有个@Transactional，而validateParam方法是final的。
难道原因前者？后者？或是两者？
实验二：在code2两个方法结束的地方加入日志代码

    loanAcctManager.doSomething1();
    logger.error(this.hashCode());
    ...
    loanAcctManager.doSomething2();
    logger.error(this.hashCode());

logger.error(this.hashCode());
运行日志：

引用

INFO impl.LoanRateAdjustTransactionTest - 405739541
ERROR impl.LoanRateAdjustTransaction - 405739541
INFO impl.LoanRateAdjustTransactionTest - 405739541
ERROR impl.LoanRateAdjustTransaction - 33408816

实验三：将execute方法上的@Transactional标签去掉，保留validateParam方法的final约束
单元测试不再抛NullPointerException，测试代码运行正常，问题不再出现！运行日志

引用

INFO impl.LoanRateAdjustTransactionTest - 12563781
ERROR impl.LoanRateAdjustTransaction - 12563781
INFO impl.LoanRateAdjustTransactionTest - 12563781
ERROR impl.LoanRateAdjustTransaction - 12563781

实验四：将validateParam方法的final约束去掉，保留execute方法上的@Transactional标签
单元测试不再抛NullPointerException，测试代码运行正常，问题不再出现！运行日志同实验三

看来，原因是@Transactional和final联合发生的作用，那具体原因是什么呢？下面需要对Spring AOP机制进行一些解释：
Spring AOP是基于CGLib来对Spring容器中bean的动态行为进行封装，在加载class文件时通过动态代理的方式修改、丰富原方法的行为，比如标签式事务（@Transactional）就是在方法调用前以AOP的方式启动了事务。
一． 静态地看（内存结构和类图），loanRateAdjustTransaction在Spring容器中的实际上是以类似下图的方式存在的：



图一说明： loanRateAdjustTransaction已经被封装成两外一个对象了，code1的测试代码所使用的loanRateAdjustTransaction其实是代理类$ProxyN的对象，该对象是会持有loanOpenTransaction中的所有方法，并以Method xxx保存（有兴趣的同学可以再研究一下JDK动态代理的原理）。
图二说明： Spring通过CGLib2AopProxy，对定义的loanRateAdjustTransaction（object）进行代理，通过创建一个继承实现类的子类（JDK Proxy采取的方式是复用而非继承），在运行时动态修改子类的代码来实现的。CGLib2AopProxy在实例化后，其实是会根据一定的规则（如*）将从LoanRateAdjustTransaction（class）继承下来的Method作为自身的成员进行保存，并在这些Method被调用时进行拦截，而被final字段标示的Method是一个例外，因为final方法是不能被继承的，即：被final字段标识过的方法不会被代理！ 如果定义一个class是final，而又有方法使用了类似于@Transactional的Spring标签时，那么如果在Spring的bean配置文件中加入该类型的bean实例，Spring容器初始化时是会报错的，因为CGlibAopProxy尝试继承这个class。

二， 动态地看（调用过程）
1. 所有被代理过的Method在被外部方法调用时，调用请求都首先会被代理CGlib2AopProxy拦截并执行框架所需的动作、添加其行为，
如loanRateAdjustTransaction.execute(param)之前会先通过Spring的TransactionManager启动事务，然后再调用CGlib2AopProxy实例中的loanRateAdjustTransaction引用的execute方法，即

// proxy.transactionManager.beginTransaction();
proxy.loanRateAdjustTransaction.execute(param)；
…
// proxy.transactionManager.commitTransaction();

2. 而调用loanRateAdjustTransaction.validateParam(param)时，实质是proxy.super.validateParam(param)，与proxy.loanRateAdjustTransaction.validateParam(param)有很大的差别，
差别在于proxy.loanRateAdjustTransaction是Spring容器中的对象，在容器初始化时经过了bean之间ref的适配，而proxy则没有，因此首先会看到实验二中的日志，testCase中的LoanRateAdjustTransaction实例和validateParam中的this都是proxy，而execute方法中的this是proxy. loanRateAdjustTransaction。

实验五：我们单独将validateParam(param)方法的final约束去掉

引用

INFO impl.LoanRateAdjustTransactionTest - 28171907
ERROR impl.LoanRateAdjustTransaction - 27713748
INFO impl.LoanRateAdjustTransactionTest - 28171907
ERROR impl.LoanRateAdjustTransaction – 27713748

日志表明，LoanRateAdjustTransactionTest中的loanRateAdjustTransaction相同（proxy），但不同于实际运行时和execute、validateParam方法中的this（spring容器中的loanRateAdjustTransaction）

如果大家自己理解了上面的五个实验，相信大家应该已经彻底理解了CGLib代理是如何一个情况了。
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