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Spring AOP与CGLIB代理冲突导致方法失效的根因剖析

Spring AOP与CGLIB代理冲突导致方法失效的根因剖析

大家好，今天我们来深入探讨一个在Spring AOP开发中经常遇到的问题：当Spring AOP使用CGLIB代理时，可能会导致某些方法失效。这个问题看似简单，但其根源涉及到Spring AOP的实现机制、CGLIB代理的原理以及两者之间的交互方式。理解这些细节对于解决此类问题至关重要。

一、Spring AOP基础：两种代理模式

Spring AOP的核心思想是允许我们在不修改原有代码的基础上，通过代理的方式在方法执行前后、异常抛出时等关键节点织入额外的逻辑，即所谓的切面（Aspect）。Spring AOP提供了两种代理模式：

  • JDK动态代理： 基于Java内置的java.lang.reflect.Proxy类和java.lang.reflect.InvocationHandler接口实现。它要求目标类必须实现一个或多个接口。代理类会实现与目标类相同的接口，并通过InvocationHandler将方法调用委托给切面逻辑。

  • CGLIB代理： 基于Code Generation Library (CGLIB) 实现。它通过动态生成目标类的子类来实现代理。即使目标类没有实现任何接口，CGLIB也能为其创建代理。

Spring AOP默认情况下会优先使用JDK动态代理，只有当目标类没有实现接口时，才会退而求其次选择CGLIB代理。可以通过配置强制指定使用CGLIB代理，方法是在Spring配置文件中设置<aop:config>元素的proxy-target-class属性为true，或者在@EnableAspectJAutoProxy注解中设置proxyTargetClass = true。

<!-- 强制使用CGLIB代理 -->
<aop:config proxy-target-class="true">
    <!-- ... 切面配置 ... -->
</aop:config>

或者：

@Configuration
@EnableAspectJAutoProxy(proxyTargetClass = true)
public class AopConfig {
    // ... 配置 ...
}

二、CGLIB代理的原理与局限性

CGLIB代理通过动态生成目标类的子类来实现。这意味着代理类继承了目标类，并重写了目标类中可以被重写的方法（即非final、非static、非private的方法）。 当调用代理对象的方法时，实际上是调用了代理类中重写的方法，这些重写的方法会调用MethodInterceptor接口的实现类，从而实现AOP的切面逻辑。

然而，CGLIB代理存在一些局限性，这些局限性是导致方法失效问题的根源：

  • final方法无法代理： 由于CGLIB是基于继承实现的，final方法无法被子类重写，因此CGLIB无法代理final方法。如果切面尝试拦截final方法，那么切面逻辑将不会执行。

  • private方法无法代理： 同样，private方法也无法被子类访问和重写，因此CGLIB无法代理private方法。 切面逻辑对private方法无效。

  • static方法无法代理： static方法属于类级别，而不是对象级别，CGLIB代理的对象是目标类的实例，因此无法代理static方法。

  • 构造方法无法代理： CGLIB创建的是目标类的子类，而不是目标类本身，无法拦截目标类的构造方法。

  • 内部方法调用问题（Internal Method Call）： 这是CGLIB代理中最常见，也是最容易出错的问题。当一个类的方法A调用了同一个类的另一个方法B时，如果方法A没有经过代理，那么方法A内部调用方法B时，直接调用的是目标类的方法B，而不是代理类的方法B。这就导致了切面无法拦截方法B的执行，从而导致方法失效。

三、Internal Method Call问题详解与解决方案

为了更清晰地理解Internal Method Call问题，我们来看一个具体的例子：

@Service
public class OrderService {

    @Autowired
    private ProductService productService; // 引入ProductService

    @Transactional
    public void createOrder(String productId, int quantity) {
        System.out.println("Creating order...");
        // 调用同一个类的另一个方法
        calculateTotalAmount(productId, quantity);
        System.out.println("Order created successfully.");
    }

    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW) // 开启新的事务
    public double calculateTotalAmount(String productId, int quantity) {
        System.out.println("Calculating total amount...");
        double price = productService.getProductPrice(productId);
        double totalAmount = price * quantity;
        System.out.println("Total amount: " + totalAmount);
        return totalAmount;
    }
}

@Service
public class ProductService {
    public double getProductPrice(String productId) {
        // 模拟从数据库获取商品价格
        if ("product1".equals(productId)) {
            return 10.0;
        } else {
            return 20.0;
        }
    }
}

在这个例子中，OrderService的createOrder方法调用了同一个类的calculateTotalAmount方法。createOrder方法和calculateTotalAmount方法都使用了@Transactional注解，这意味着Spring AOP会为这两个方法创建事务切面。

假设我们配置了proxy-target-class="true"，即强制使用CGLIB代理。那么，Spring AOP会为OrderService创建一个CGLIB代理类。当从外部调用orderService.createOrder()方法时，会先执行代理类的createOrder方法，然后执行切面逻辑（例如开启事务），再调用目标类的createOrder方法。

但是，在目标类的createOrder方法内部，calculateTotalAmount方法是直接通过this.calculateTotalAmount()调用的，绕过了代理类。这意味着calculateTotalAmount方法上的@Transactional注解不会生效，不会开启新的事务。

为了验证这一点，我们可以添加一些日志信息：

@Service
public class OrderService {

    @Autowired
    private ProductService productService;

    @Transactional
    public void createOrder(String productId, int quantity) {
        System.out.println("createOrder - Transaction: " + TransactionSynchronizationManager.isActualTransactionActive()); // 添加日志
        System.out.println("Creating order...");
        // 调用同一个类的另一个方法
        calculateTotalAmount(productId, quantity);
        System.out.println("Order created successfully.");
    }

    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
    public double calculateTotalAmount(String productId, int quantity) {
        System.out.println("calculateTotalAmount - Transaction: " + TransactionSynchronizationManager.isActualTransactionActive()); // 添加日志
        System.out.println("Calculating total amount...");
        double price = productService.getProductPrice(productId);
        double totalAmount = price * quantity;
        System.out.println("Total amount: " + totalAmount);
        return totalAmount;
    }
}

运行结果会显示，createOrder方法在事务中，而calculateTotalAmount方法不在事务中。

那么，如何解决Internal Method Call问题呢？ 有以下几种常用的方法：

  1. 将方法调用改为从Bean上下文中获取： 我们可以通过ApplicationContext获取OrderService的Bean实例，然后调用其calculateTotalAmount方法。这样调用的是代理对象的方法，切面逻辑就能生效。

    @Service
public class OrderService {

    @Autowired
    private ProductService productService;

    @Autowired
    private ApplicationContext applicationContext;

    @Transactional
    public void createOrder(String productId, int quantity) {
        System.out.println("Creating order...");
        // 从Bean上下文中获取OrderService实例
        OrderService orderService = applicationContext.getBean(OrderService.class);
        // 调用代理对象的方法
        orderService.calculateTotalAmount(productId, quantity);
        System.out.println("Order created successfully.");
    }

    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
    public double calculateTotalAmount(String productId, int quantity) {
        System.out.println("Calculating total amount...");
        double price = productService.getProductPrice(productId);
        double totalAmount = price * quantity;
        System.out.println("Total amount: " + totalAmount);
        return totalAmount;
    }
}

    这种方法虽然有效，但是会引入对ApplicationContext的依赖，破坏了代码的简洁性。

  2. 将方法调用移动到另一个Bean中： 我们可以将calculateTotalAmount方法移动到另一个Bean中，然后在OrderService中注入该Bean，并调用其方法。 这样，calculateTotalAmount方法的调用就变成了外部调用，切面逻辑就能生效。

    @Service
public class OrderService {

    @Autowired
    private ProductService productService;

    @Autowired
    private AmountCalculator amountCalculator;

    @Transactional
    public void createOrder(String productId, int quantity) {
        System.out.println("Creating order...");
        // 调用另一个Bean的方法
        amountCalculator.calculateTotalAmount(productId, quantity);
        System.out.println("Order created successfully.");
    }
}

@Service
public class AmountCalculator {
    @Autowired
    private ProductService productService;

    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
    public double calculateTotalAmount(String productId, int quantity) {
        System.out.println("Calculating total amount...");
        double price = productService.getProductPrice(productId);
        double totalAmount = price * quantity;
        System.out.println("Total amount: " + totalAmount);
        return totalAmount;
    }
}

    这种方法可以解决Internal Method Call问题，但是需要修改代码结构，可能会增加代码的复杂性。

  3. 使用AspectJ的this() pointcut： AspectJ提供了一种更优雅的解决方案，可以使用this() pointcut来拦截方法调用。this() pointcut可以匹配当前正在执行的对象，即使方法是内部调用，也能被拦截。

    首先，我们需要引入AspectJ的相关依赖：

    <dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.aspectj</groupId>
    <artifactId>aspectjweaver</artifactId>
</dependency>

    然后，创建一个Aspect类：

    @Aspect
@Component
public class TransactionalAspect {

    @Around("@annotation(org.springframework.transaction.annotation.Transactional) && this(orderService)")
    public Object aroundTransactional(ProceedingJoinPoint joinPoint, OrderService orderService) throws Throwable {
        System.out.println("Before transactional method: " + joinPoint.getSignature().getName());
        Object result = joinPoint.proceed();
        System.out.println("After transactional method: " + joinPoint.getSignature().getName());
        return result;
    }
}

    在这个例子中，this(orderService) pointcut表示拦截所有OrderService实例中带有@Transactional注解的方法。即使calculateTotalAmount方法是内部调用，也能被拦截。

    注意，使用this() pointcut需要开启Spring AOP的AspectJ支持，可以通过在@EnableAspectJAutoProxy注解中设置exposeProxy = true来实现。

    @Configuration
@EnableAspectJAutoProxy(proxyTargetClass = true, exposeProxy = true)
public class AopConfig {
    // ... 配置 ...
}

    还需要在调用内部方法时使用 ((OrderService)AopContext.currentProxy()).calculateTotalAmount(productId, quantity);，获取当前代理对象.

    这种方法是解决Internal Method Call问题最优雅的方式，它不需要修改代码结构，只需要添加一个Aspect类即可。

  4. 使用@EnableTransactionManagement(exposeProxy = true) 和 AopContext.currentProxy(): Spring 提供了 exposeProxy 属性，允许将代理对象暴露出来。结合 AopContext.currentProxy()，我们可以获取到代理对象，从而解决内部方法调用问题。

    首先，确保你的配置类开启了 exposeProxy：

    @EnableTransactionManagement(exposeProxy = true)
@Configuration
public class AppConfig {
    // ...
}

    然后，在内部方法调用时，通过 AopContext.currentProxy() 获取代理对象，并调用方法：

    @Service
public class OrderService {

    @Autowired
    private ProductService productService;

    @Transactional
    public void createOrder(String productId, int quantity) {
        System.out.println("Creating order...");
        // 调用同一个类的另一个方法，使用代理对象
        ((OrderService) AopContext.currentProxy()).calculateTotalAmount(productId, quantity);
        System.out.println("Order created successfully.");
    }

    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
    public double calculateTotalAmount(String productId, int quantity) {
        System.out.println("Calculating total amount...");
        double price = productService.getProductPrice(productId);
        double totalAmount = price * quantity;
        System.out.println("Total amount: " + totalAmount);
        return totalAmount;
    }
}

    注意： 使用 AopContext.currentProxy() 需要确保 AopContext 类可用，这通常需要 spring-aop 依赖。

四、方法失效问题的排查与调试

当遇到Spring AOP方法失效问题时，我们需要进行系统的排查和调试。以下是一些常用的方法：

  1. 检查代理模式： 首先，我们需要确定Spring AOP使用的是哪种代理模式。可以通过查看日志信息或者调试代码来确定。如果使用的是CGLIB代理，那么需要考虑final、private、static方法以及Internal Method Call问题。

  2. 检查切面配置： 确保切面配置正确，例如pointcut表达式是否正确，切面类是否被Spring容器管理等。

  3. 添加日志信息： 在切面逻辑中添加日志信息，可以帮助我们确定切面是否被执行。

  4. 使用调试器： 使用调试器可以单步执行代码，查看方法调用栈，从而确定方法调用是否经过代理类。

  5. 查看AOP代理类的生成情况： 在debug模式下，Spring会在临时目录下生成AOP代理类的class文件，通过反编译工具，可以查看代理类的代码，从而了解代理的逻辑。

五、选择合适的代理模式

在实际开发中，我们需要根据具体情况选择合适的代理模式。

  • 如果目标类实现了接口，并且没有final方法，那么可以使用JDK动态代理。JDK动态代理的性能通常比CGLIB代理更好。

  • 如果目标类没有实现接口，或者有final方法，那么只能使用CGLIB代理。

  • 如果需要解决Internal Method Call问题，可以使用AspectJ的this() pointcut或者AopContext.currentProxy()。

下表总结了JDK动态代理和CGLIB代理的优缺点：

特性 JDK动态代理 CGLIB代理
接口要求 目标类必须实现接口 目标类可以不实现接口
实现方式 基于java.lang.reflect.Proxy 基于CGLIB动态生成子类
代理对象 实现目标类接口的代理类 目标类的子类
性能 通常比CGLIB代理更好 首次创建代理对象时性能较差，后续调用性能较高
局限性 无法代理没有实现接口的类 无法代理final、private、static方法
Internal Method Call 易受Internal Method Call影响 易受Internal Method Call影响
依赖 JDK自带，无需额外依赖 需要引入CGLIB依赖

六、总结与建议

Spring AOP与CGLIB代理的冲突主要源于CGLIB代理的原理和局限性，特别是Internal Method Call问题。理解这些原理和局限性是解决问题的关键。在实际开发中，我们需要根据具体情况选择合适的代理模式，并采取相应的措施来解决可能出现的问题。 通过选择合适的代理模式、解决Internal Method Call问题以及使用合适的排查和调试方法，我们可以避免Spring AOP方法失效问题，并充分发挥Spring AOP的优势，提高代码的可维护性和可扩展性。

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