前言
在我们使用Spring时，可能有前辈教导过我们，在bean中不要使用this来调用被@Async、@Transactional、@Cacheable等注解标注的方法，this下注解是不生效的。
那么大家可曾想过以下问题
- 为何致this调用的方法，注解会不生效
- 这些注解生效的原理又是什么
- 如果确实需要调用本类方法，且还需要注解生效，该怎么做？
- 代理是否可以做到this调用注解就直接生效？
通过本文，上面的疑问都可以解决，而且可以学到很多相关原理知识，信息量较大，那么就开始吧
现象
以@Async注解为例，@Async注解标记的方法，在执行时会被AOP处理为异步调用，调用此方法处直接返回，@Async标注的方法使用其他线程执行。
使用Spring Boot驱动
@SpringBootApplication
@EnableAsync
public class Starter {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(Starter.class, args);
}
}
@Component
public class AsyncService {
public void async1() {
System.out.println("1:" + Thread.currentThread().getName());
this.async2();
}
@Async
public void async2() {
System.out.println("2:" + Thread.currentThread().getName());
}
}
@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes = Starter.class)
public class BaseTest {
@Autowired
AsyncService asyncService;
@Test
public void testAsync() {
asyncService.async1();
asyncService.async2();
}
}
输出内容为：
1:main 2:main 2:SimpleAsyncTaskExecutor-2
第一行第二行对应async1()方法，第三行对应async2()方法，可以看到直接使用asyncService.async2()调用时使用的线程为SimpleAsyncTaskExecutor，而在async1()方法中使用this调用，结果却是主线程，原调用线程一致。这说明@Async在this调用时没有生效。
思考&猜测
已知对于AOP动态代理，非接口的类使用的是基于CGLIB的动态代理，而CGLIB的动态代理，是基于现有类创建一个子类，并实例化子类对象。在调用动态代理对象方法时，都是先调用子类方法，子类方法中使用方法增强Advice或者拦截器MethodInterceptor处理子类方法调用后，选择性的决定是否执行父类方法。
那么假设在调用async1方法时，使用的是动态生成的子类的实例，那么this其实是基于动态代理的子类实例对象，this调用是可以被Advice或者MethodInterceptor等处理逻辑拦截的，那么为何理论和实际不同呢？
这里大胆推测一下，其实async1方法中的this不是动态代理的子类对象，而是原始的对象，故this调用无法通过动态代理来增强。
关于上面AOP动态代理使用CGLIB相关的只是，可以参考完全读懂Spring框架之AOP实现原理这篇文章。
下面开始详细分析。
源码调试分析原理
首先要弄清楚@Async是如何生效的：
1. 分析Async相关组件
从生效入口开始看，@EnableAsync注解上标注了@Import(AsyncConfigurationSelector.class)
@Import的作用是把后面的@Configuration类、ImportSelector类或者ImportBeanDefinitionRegistrar类中import的内容自动注册到ApplicationContext中。关于这三种可Import的类，这里先不详细说明，有兴趣的读者可以自行去Spring官网查看文档或者等待我的后续文章。
这里导入了AsyncConfigurationSelector，而AsyncConfigurationSelector在默认情况下，会选择出来ProxyAsyncConfiguration类进行导入，即把ProxyAsyncConfiguration类作为@Configuration类配置到ApplicationContext中。那么这里的关键就是ProxyAsyncConfiguration类，看代码
@Configuration
@Role(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE)
public class ProxyAsyncConfiguration extends AbstractAsyncConfiguration {
@Bean(name = TaskManagementConfigUtils.ASYNC_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME)
@Role(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE)
public AsyncAnnotationBeanPostProcessor asyncAdvisor() {
Assert.notNull(this.enableAsync, "@EnableAsync annotation metadata was not injected");
AsyncAnnotationBeanPostProcessor bpp = new AsyncAnnotationBeanPostProcessor();
Class<? extends Annotation> customAsyncAnnotation = this.enableAsync.getClass("annotation");
if (customAsyncAnnotation != AnnotationUtils.getDefaultValue(EnableAsync.class, "annotation")) {
bpp.setAsyncAnnotationType(customAsyncAnnotation);
}
if (this.executor != null) {
bpp.setExecutor(this.executor);
}
if (this.exceptionHandler != null) {
bpp.setExceptionHandler(this.exceptionHandler);
}
bpp.setProxyTargetClass(this.enableAsync.getBoolean("proxyTargetClass"));
bpp.setOrder(this.enableAsync.<Integer>getNumber("order"));
return bpp;
}
}
这段代码的作用是把AsyncAnnotationBeanPostProcessor作为Bean注册到Context中。那么核心就是把AsyncAnnotationBeanPostProcessor这个BeanPostProcessor，也就是Spring大名鼎鼎的BPP。
在一个Bean实例生成后，会交给BPP的postProcessBeforeInitialization方法进行加工，此时可以返回与此Bean相兼容的其他Bean实例，例如最常见的就是在这里返回原对象的动态代理对象。
在这个方法执行后，会调用Bean实例的init相关方法。调用的方法是InitializingBean接口的afterPropertiesSet方法，以及@Bean声明中initMethod指定的初始化方法。
在调用init方法之后，会调用BPP的postProcessAfterInitialization方法进行后置处理。此时处理同postProcessBeforeInitialization，也可以替换原bean的实例。
我们看下这个Async相关的BPP做了什么操作：
// 潜质处理不做任何动作，可保证在调用bean的init之前，bean本身没有任何变化。
@Override
public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) {
return bean;
}
@Override
public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) {
// 如果是AOP相关的基础组件bean，如ProxyProcessorSupport类及其子类，则直接返回。
if (bean instanceof AopInfrastructureBean) {
// Ignore AOP infrastructure such as scoped proxies.
return bean;
}
if (bean instanceof Advised) {
// 如果已经是Advised的，即已经是被动态代理的实例，则直接添加advisor。
Advised advised = (Advised) bean;
if (!advised.isFrozen() && isEligible(AopUtils.getTargetClass(bean))) {
// 如果没有被frozen(即冷冻，不再做改动的动态代理实例)且是Eligbile(合适的)，则把其添加到advisor中。根据配置决定插入位置。
// Add our local Advisor to the existing proxy's Advisor chain...
if (this.beforeExistingAdvisors) {
advised.addAdvisor(0, this.advisor);
}
else {
advised.addAdvisor(this.advisor);
}
return bean;
}
}
if (isEligible(bean, beanName)) {
// 如果是Eligible合适的，且还不是被代理的类，则创建一个代理类的实例并返回。
ProxyFactory proxyFactory = prepareProxyFactory(bean, beanName);
if (!proxyFactory.isProxyTargetClass()) {
evaluateProxyInterfaces(bean.getClass(), proxyFactory);
}
proxyFactory.addAdvisor(this.advisor);
customizeProxyFactory(proxyFactory);
return proxyFactory.getProxy(getProxyClassLoader());
}
// No async proxy needed.
return bean;
}
// 准备ProxyFactory对象
protected ProxyFactory prepareProxyFactory(Object bean, String beanName) {
ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();
proxyFactory.copyFrom(this);
// 设置被代理的bean为target，这个bean是真实的bean。
proxyFactory.setTarget(bean);
return proxyFactory;
}
Spring在对一个类进行AOP代理后，会为此类加上Advised接口，返回的动态代理对象都会带上Advised接口修饰，那么第一段逻辑判断bean instanceof Advised的目的就是判断是否已经是被动态代理的类，如果是，则为其添加一个Advisor增强器。
如果不是动态代理的对象，因为@Async要为方法增加代理，并转换为异步执行，故需要把原始bean转换为被AOP动态代理的bean。也就是下面的逻辑。
有关上面这一段代码创建动态代理的详细原理，请参考我的这篇文章：完全读懂Spring框架之AOP实现原理。
关于@Async再多提一点：上面注册进去的advisor类型是AsyncAnnotationAdvisor。其中包括了PointCut，类型是AnnotationMatchingPointcut，指定了只有@Async标记的方法或者类此AOP增强器才生效。还有一个Advice，用于增强@Async标记的方法，转换为异步，类型是AnnotationAsyncExecutionInterceptor，其中的invoke方法是真正调用真实方法的地方，大家有兴趣可以仔细研究其中的内容，这样就能摸清楚@Async方法的真实执行逻辑了。
相关组件上面都已经提及并进行了简单的分析，现在我们进入下一阶段，通过真正的执行逻辑来分析this调用不生效的原因。
2. 深入真实调用逻辑
@Async大多数都是标记的类中的方法，故AOP的实现也多是基于CGLIB的，下面以CGLIB动态代理为例分析真实调用逻辑。
通过完全读懂Spring框架之AOP实现原理这篇文章，可以得知，一个基于CGLIB的AOP动态代理bean，真实的执行逻辑是在DynamicAdvisedInterceptor中：
public Object intercept(Object proxy, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
Object oldProxy = null;
boolean setProxyContext = false;
Class<?> targetClass = null;
Object target = null;
try {
if (this.advised.exposeProxy) {
// 需要则暴露
// Make invocation available if necessary.
oldProxy = AopContext.setCurrentProxy(proxy);
setProxyContext = true;
}
// May be null. Get as late as possible to minimize the time we
// "own" the target, in case it comes from a pool...
// 重点：获取被代理的目标对象
target = getTarget();
if (target != null) {
targetClass = target.getClass();
}
// 获取拦截器链
List<Object> chain = this.advised.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(method, targetClass);
Object retVal;
// Check whether we only have one InvokerInterceptor: that is,
// no real advice, but just reflective invocation of the target.
if (chain.isEmpty() && Modifier.isPublic(method.getModifiers())) {
// We can skip creating a MethodInvocation: just invoke the target directly.
// Note that the final invoker must be an InvokerInterceptor, so we know
// it does nothing but a reflective operation on the target, and no hot
// swapping or fancy proxying.
// 如果链是空且是public方法，则直接调用
Object[] argsToUse = AopProxyUtils.adaptArgumentsIfNecessary(method, args);
retVal = methodProxy.invoke(target, argsToUse);
}
else {
// We need to create a method invocation...
// 否则创建一个CglibMethodInvocation以便驱动拦截器链
retVal = new CglibMethodInvocation(proxy, target, method, args, targetClass, chain, methodProxy).proceed();
}
// 处理返回值，同JDK动态代理
retVal = processReturnType(proxy, target, method, retVal);
return retVal;
}
finally {
if (target != null) {
releaseTarget(target);
}
if (setProxyContext) {
// Restore old proxy.
AopContext.setCurrentProxy(oldProxy);
}
}
}
注意上面真实调用的部分，在没有advisor的情况下，使用的其实是：
methodProxy.invoke(target, argsToUse)
在有代理的情况下，使用的是：
new CglibMethodInvocation(proxy, target, method, args, targetClass, chain, methodProxy).proceed();
而在CglibMethodInvocation中，检查到调用链执行完之后，会调用真实的方法：invokeJoinpoint。在CglibMethodInvocation中，该方法的实现是
// CglibMethodInvocation中的实现
protected Object invokeJoinpoint() throws Throwable {
if (this.publicMethod) {
return this.methodProxy.invoke(this.target, this.arguments);
}
else {
return super.invokeJoinpoint();
}
}
// 父类实现是
protected Object invokeJoinpoint() throws Throwable {
return AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(this.target, this.method, this.arguments);
}
可以看到调用方法时，传入的实例都是target，这个target是从DynamicAdvisedInterceptor的getTarget方法中获得的，代码如下
protected Object getTarget() throws Exception {
return this.advised.getTargetSource().getTarget();
}
而这个advised的target则是在ProxyFactory的实例方法中设置的：proxyFactory.setTarget(bean);
也就是说这个target其实是真实的被代理的bean。
通过上面的分析，我们可以得到结论，在一个被动态代理的对象，在执行完AOP所有的增强逻辑之后，最终都会使用被代理对象作为实例调用真实的方法，即相当于调用了：target.method()方法。由此得出结论，在target.method()方法中，this引用必然是target自身，而不是生成的动态代理对象实例。
补充一下，Spring在创建一个Bean之后，对其包装并生成动态代理对象都是后置的举动，故会先生成真实类的实例bean，再动态创建动态代理bean，在动态代理bean中，会持有真实的bean的实例。
就拿最上面的@Async代码实例举例，我们可以看到this其实是AsyncService的原始实例，而不是代理对象实例：
总结： 因为AOP动态代理的方法真实调用，会使用真实被代理对象实例进行方法调用，故在实例方法中通过this获取的都是被代理的真实对象的实例，而不是代理对象自身。
3. 解决this调用的几个替代方法
既然已知原因，那么解决的方法就有定向了，核心就是如何获得动态代理对象，而不是使用this去调用。
提供以下几种方法：
- 通过ApplicationContext来获得动态代理对象
@Component
public class AsyncService implements ApplicationContextAware {
private ApplicationContext applicationContext;
public void async1() {
System.out.println("1:" + Thread.currentThread().getName());
// 使用AppicationContext来获得动态代理的bean
this.applicationContext.getBean(AsyncService.class).async2();
}
@Async
public void async2() {
System.out.println("2:" + Thread.currentThread().getName());
}
// 注入ApplicationContext
@Override
public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
this.applicationContext = applicationContext;
}
}
执行结果是：
1:main 2:SimpleAsyncTaskExecutor-2 2:SimpleAsyncTaskExecutor-3
可以看到完美达到了我们的目的。同理是用BeanFactoryAware可达到同样的效果。
- 通过AopContext获取动态代理对象
@Component
public class AsyncService {
public void async1() {
System.out.println("1:" + Thread.currentThread().getName());
((AsyncService) AopContext.currentProxy()).async2();
}
@Async
public void async2() {
System.out.println("2:" + Thread.currentThread().getName());
}
}
这种做法非常简洁，但是在默认情况下是不起作用的！ 因为AopContext中拿不到currentProxy，会报空指针。
通过上面的动态代理执行源码的地方可以看到逻辑：
if (this.advised.exposeProxy) {
// Make invocation available if necessary.
oldProxy = AopContext.setCurrentProxy(proxy);
setProxyContext = true;
}
而在ProxyConfig类中，有如下注释用来说明exposeProxy的作用，就是用于在方法中获取动态代理的对象的。
/**
* Set whether the proxy should be exposed by the AOP framework as a
* ThreadLocal for retrieval via the AopContext class. This is useful
* if an advised object needs to call another advised method on itself.
* (If it uses {@code this}, the invocation will not be advised).
* <p>Default is "false", in order to avoid unnecessary extra interception.
* This means that no guarantees are provided that AopContext access will
* work consistently within any method of the advised object.
*/
public void setExposeProxy(boolean exposeProxy) {
this.exposeProxy = exposeProxy;
}
即只有exposeProxy为true时，才会把proxy动态代理对象设置到AopContext上下文中，这个配置默认是false。那么这个配置怎么修改呢？
在xml时代，我们可以通过配置：
<aop:aspectj-autoproxy proxy-target-class="true" expose-proxy="true"/>
来修改全局的暴露逻辑。
在基于注解的配置中，我们需要使用
@EnableAspectJAutoProxy(proxyTargteClass = true, exposeProxy = true)
来配置。
遗憾的是，对于@Async，如此配置下依然不能生效。因为@Async使用的不是AspectJ的自动代理，而是使用代码中固定的创建代理方式进行代理创建的。
如果是@Transactional事务注解的话， 则是生效的。具体生效机制是通过@EnableTransactionManagement注解中的TransactionManagementConfigurationSelector类声明，其中声明导入了AutoProxyRegistrar类，该类获取注解中proxy相关注解配置，并根据配置情况，在BeanDefinition中注册一个可用于自动生成代理对象的AutoProxyCreator：
AopConfigUtils.registerAutoProxyCreatorIfNecessary(registry);
public static BeanDefinition registerAutoProxyCreatorIfNecessary(BeanDefinitionRegistry registry, Object source) {
return registerOrEscalateApcAsRequired(InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator.class, registry, source);
}
而在@EnableAspectJAutoProxy注解中，@Import的AspectJAutoProxyRegistrar类又把这个BeanDefinition修改了类，同时修改了其中的exposeProxy属性。
AopConfigUtils.registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(registry);
public static BeanDefinition registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(BeanDefinitionRegistry registry) {
return registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(registry, null);
}
public static BeanDefinition registerAspectJAnnotationAutoProxyCreatorIfNecessary(BeanDefinitionRegistry registry, Object source) {
return registerOrEscalateApcAsRequired(AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator.class, registry, source);
}
后面替换掉了前面的AutoProxyCreator，替换逻辑是使用优先级替换，优先级分别为：
APC_PRIORITY_LIST.add(InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator.class); APC_PRIORITY_LIST.add(AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator.class); APC_PRIORITY_LIST.add(AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator.class);
这个逻辑都在registerOrEscalateApcAsRequired中，读者可以自己再看一下。
因为@Transactional注解和AspectJ相关注解的生成动态代理类都是使用的同一个Bean即上面的AutoProxyCreator处理的，该bean的name是org.springframework.aop.config.internalAutoProxyCreator，他们公用相同的属性，故对于@Transactional来说，@EnableAspectJAutoProxy的属性exposeProxy=true也是生效的。但是@Async的注解生成的代理类并不是通过这个autoProxyCreator来生成的，故不能享受到上面的配置。
- 基于上面的源码，我们可以得到第三种处理方法
在某个切入时机，手动执行AopConfigUtils.forceAutoProxyCreatorToExposeProxy(registry);静态方法，当然前提是有一个BeanDefinitionRegistry，且时机要在BeanDefinition已经创建且动态代理对象还没有生成时调用。
使用这种方式，无需使用@EnableAspectJAutoProxy即可。
这种方式同样不适用于@Async，适用于@Transactional。
- 手动修改各种BeanPostProcessor的属性
这种方式要针对性的设置特定的bean的exposeProxy属性true。适用于@Async，观察原理可以知道3和4其实核心都是相同的，就是设置AutoProxyCreater的exposed属性为true。AsyncAnnotationBeanPostProcessor其实也是一个AutoProxyCreater，他是ProxyProcessorSupport的子类。
对于@Async可以使用1、4方式，对于@Transactional则可以使用这四种任意方式。
欢迎大家补充其他方法。
4. 是否可以做到this调用使动态代理生效
基于我们的推测，如果this引用是动态代理对象的话，则this调用其实是可以调用到父类的方法的，只要调用的是父类方法，那么在父类重写的方法中加入的动态代理拦截就是可以生效的。此种场景在Spring中是否存在呢？答案是肯定的，就在Spring提供的@Configuration配置类中，就有这种场景的应用，下面见示例：
@Configuration
public class TestConfig {
@Bean
public Config config() {
return new Config();
}
@Bean
public ConfigOut configOut() {
Config c1 = this.config();
Config c2 = this.config();
System.out.println(c1 == c2);
ConfigOut configOut = new ConfigOut(this.config());
return configOut;
}
public static class Config {}
public static class ConfigOut {
private Config config;
private ConfigOut(Config config) {
this.config = config;
}
}
}
在configOut方法中加入断点，调试观察c1与才 的值，也即this.config()返回的值，可以看到c1和c2是同一个对象引用，而不是每次调用方法都new一个新的对象。
那么这里是怎么做到this调用多次都返回同一个实例的呢？我们继续跟踪调试断点，查看整体的调用堆栈，发现这个方法configOut的调用处以及config方法的真实调用处是在ConfigurationClassEnhancer的内部类BeanMethodInterceptor中，为什么是这个方法呢？因为真实的Configuration类被动态替换为基于CGLIB创建的子类了。而这个@Configuration类的处理，是基于ConfigurationClassPostProcessor这个BeanFactoryPostProcessor处理器来做的，在ConfigurationClassPostProcessor中的postProcessBeanDefinitionRegistry方法中，检查所有的bean，如果bean是被@Configuration、@Component、@ComponentScan、@Import、@ImportResource其中一个标注的，那么此类就会被视为Configuration类。在postProcessBeanDefinition方法中，会把@Configuration类动态代理为一个新类，使用CGLIB的enhancer来增强Configuration类。使用ConfigurationClassEnhancer的enhance方法处理为原有类的子类，参考代码：
/**
* Loads the specified class and generates a CGLIB subclass of it equipped with
* 加载特殊的Configuration类时，为其生成一个CGLIB的子类
* container-aware callbacks capable of respecting scoping and other bean semantics.
* 以便实现对@Bean方法的拦截或者增强
* @return the enhanced subclass
*/
public Class<?> enhance(Class<?> configClass, ClassLoader classLoader) {
if (EnhancedConfiguration.class.isAssignableFrom(configClass)) {
// 如果已经是被增强的Configuration，则直接跳过
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug(String.format("Ignoring request to enhance %s as it has " +
"already been enhanced. This usually indicates that more than one " +
"ConfigurationClassPostProcessor has been registered (e.g. via " +
"<context:annotation-config>). This is harmless, but you may " +
"want check your configuration and remove one CCPP if possible",
configClass.getName()));
}
return configClass;
}
// 否则生成增强后的新的子类
Class<?> enhancedClass = createClass(newEnhancer(configClass, classLoader));
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug(String.format("Successfully enhanced %s; enhanced class name is: %s",
configClass.getName(), enhancedClass.getName()));
}
return enhancedClass;
}
/**
* Creates a new CGLIB {@link Enhancer} instance.
* 创建增强的CGLIB子类
*/
private Enhancer newEnhancer(Class<?> superclass, ClassLoader classLoader) {
Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(superclass);
// 增加接口以标记是被增强的子类，同时增加setBeanFactory方法，设置内部成员为BeanFactory。
enhancer.setInterfaces(new Class<?>[] {EnhancedConfiguration.class});
enhancer.setUseFactory(false);
enhancer.setNamingPolicy(SpringNamingPolicy.INSTANCE);
// BeanFactoryAwareGeneratorStrategy生成策略为生成的CGLIB类中添加成员变量$$beanFactory
// 同时基于接口EnhancedConfiguration的父接口BeanFactoryAware中的setBeanFactory方法，设置此变量的值为当前Context中的beanFactory
// 该BeanFactory的作用是在this调用时拦截该调用，并直接在beanFactory中获得目标bean。
enhancer.setStrategy(new BeanFactoryAwareGeneratorStrategy(classLoader));
// 设置CALLBACK_FILTER，
enhancer.setCallbackFilter(CALLBACK_FILTER);
enhancer.setCallbackTypes(CALLBACK_FILTER.getCallbackTypes());
return enhancer;
}
// 增强时要使用的filters
// The callbacks to use. Note that these callbacks must be statenull
