Spring基础 - Spring核心之面向切面编程(AOP)


文章目录

  • Spring基础 - Spring核心之面向切面编程(AOP)
  • 前言
  • 如何理解AOP
  • AOP是什么
  • AOP术语
  • Spring AOP和AspectJ是什么关系
  • AOP的配置方式
  • XML Schema配置方式
  • 定义目标类
  • 定义一个切面类
  • XML配置AOP
  • 测试类
  • 输出结果
  • AspectJ注解方式
  • 接口使用JDK代理
  • 1、定义接口
  • 2、实现类
  • 3、定义切面
  • 5、输出结果
  • 非接口使用Cglib代理
  • 1、类定义
  • 2、切面定义
  • 3、输出
  • 总结


前言

Spring 框架的一个关键组件是面向切面的编程(AOP)框架。面向切面的编程需要把程序逻辑分解成不同的部分称为所谓的关注点。跨一个应用程序的多个点的功能被称为横切关注点,这些横切关注点在概念上独立于应用程序的业务逻辑。在软件开发过程中有各种各样的很好的切面的例子,如日志记录、审计、声明式事务、安全性和缓存等。

在 OOP 中,关键单元模块度是类,而在 AOP 中单元模块度是切面。依赖注入帮助你对应用程序对象相互解耦合,AOP 可以帮助你从它们所影响的对象中对横切关注点解耦。AOP 像是编程语言的触发物,如 Perl,.NET,Java 或者其他语言。

Spring AOP 模块提供拦截器来拦截一个应用程序,例如,当执行一个方法时,你可以在方法执行之前或之后添加额外的功能。

现在再引入一下这些核心知识点

  1. Spring 框架通过定义切面,通过拦截切点实现了不同业务模块的解耦,这个就叫面向切面编程 - Aspect Oriented Programming (AOP)
  2. 为什么@Aspect注解使用的是aspectj的jar包呢?这就引出了Aspect4J和Spring AOP的历史渊源,只有理解了Aspect4J和Spring的渊源才能理解有些注解上的兼容设计
  3. 如何支持更多拦截方式来实现解耦, 以满足更多场景需求呢? 这就是@Around, @Pointcut… 等的设计
  4. 那么Spring框架又是如何实现AOP的呢? 这就引入代理技术,分静态代理和动态代理,动态代理又包含JDK代理和CGLIB代理等

如何理解AOP

AOP的本质也是为了解耦,它是一种设计思想; 在理解时也应该简化理解。先不用一个一个将这些概念记下来,先学会其中的使用方法,再慢慢理解AOP中的各种概念,如果你记忆力比较好,或者理解能力较强可以直接开始,当然往后也会有讲解AOP原理的篇章,我们这里先介绍AOP中的一下概念和使用方法,至于它是如何在java语言中实现的,本篇文章会提到但不会详解。

AOP是什么

AOP为Aspect Oriented Programming的缩写,意为:面向切面编程

AOP最早是AOP联盟的组织提出的,指定的一套规范,spring将AOP的思想引入框架之中,通过预编译方式运行期间动态代理实现程序的统一维护的一种技术,

  • 先来看一个例子, 如何给如下UserServiceImpl中所有方法添加进入方法的日志,
public class UserServiceImpl implements IUserService {

    /**
     * find user list.
     *
     * @return user list
     */
    @Override
    public List<User> findUserList() {
        System.out.println("execute method: findUserList");
        return Collections.singletonList(new User("pdai", 18));
    }

    /**
     * add user
     */
    @Override
    public void addUser() {
        System.out.println("execute method: addUser");
        // do something
    }

}

我们将记录日志功能解耦为日志切面,它的目标是解耦。进而引出AOP的理念:就是将分散在各个业务逻辑代码中相同的代码通过横向切割的方式抽取到一个独立的模块中!

OOP面向对象编程,针对业务处理过程的实体及其属性和行为进行抽象封装,以获得更加清晰高效的逻辑单元划分。而AOP则是针对业务处理过程中的切面进行提取,它所面对的是处理过程的某个步骤或阶段,以获得逻辑过程的中各部分之间低耦合的隔离效果。这两种设计思想在目标上有着本质的差异。

AOP术语

在我们开始使用 AOP 工作之前,让我们熟悉一下 AOP 概念和术语。这些术语并不特定于 Spring,而是与 AOP 有关的。


描述

Aspect

一个模块具有一组提供横切需求的 APIs。例如,一个日志模块为了记录日志将被 AOP 方面调用。应用程序可以拥有任意数量的方面,这取决于需求。

Join point

在你的应用程序中它代表一个点,你可以在插件 AOP 方面。你也能说,它是在实际的应用程序中,其中一个操作将使用 Spring AOP 框架。

Advice

这是实际行动之前或之后执行的方法。这是在程序执行期间通过 Spring AOP 框架实际被调用的代码。

Pointcut

这是一组一个或多个连接点,通知应该被执行。你可以使用表达式或模式指定切入点正如我们将在 AOP 的例子中看到的。

Introduction

引用允许你添加新方法或属性到现有的类中。

Target object

被一个或者多个方面所通知的对象,这个对象永远是一个被代理对象。也称为被通知对象。

Weaving

Weaving 把方面连接到其它的应用程序类型或者对象上,并创建一个被通知的对象。这些可以在编译时,类加载时通知的类型

通知类型

  • 前置通知(Before advice):在某连接点之前执行的通知,但这个通知不能阻止连接点之前的执行流程(除非它抛出一个异常)。
  • 后置通知(After returning advice):在某连接点正常完成后执行的通知:例如,一个方法没有抛出任何异常,正常返回。
  • 异常通知(After throwing advice):在方法抛出异常退出时执行的通知。
  • 最终通知(After (finally) advice):当某连接点退出的时候执行的通知(不论是正常返回还是异常退出)。
  • 环绕通知(Around Advice):包围一个连接点的通知,如方法调用。这是最强大的一种通知类型。环绕通知可以在方法调用前后完成自定义的行为。它也会选择是否继续执行连接点或直接返回它自己的返回值或抛出异常来结束执行。

环绕通知是最常用的通知类型。和AspectJ一样,Spring提供所有类型的通知,我们推荐你使用尽可能简单的通知类型来实现需要的功能。例如,如果你只是需要一个方法的返回值来更新缓存,最好使用后置通知而不是环绕通知,尽管环绕通知也能完成同样的事情。用最合适的通知类型可以使得编程模型变得简单,并且能够避免很多潜在的错误。比如,你不需要在JoinPoint上调用用于环绕通知的proceed()方法,就不会有调用的问题。

Spring AOP和AspectJ是什么关系

  • 首先AspectJ是什么

AspectJ是一个java实现的AOP框架,它能够对java代码进行AOP编译(一般在编译期进行),让java代码具有AspectJ的AOP功能(当然需要特殊的编译器)

可以这样说AspectJ是目前实现AOP框架中最成熟,功能最丰富的语言,更幸运的是,AspectJ与java程序完全兼容,几乎是无缝关联,因此对于有java编程基础的工程师,上手和使用都非常容易。

  • Spring AOP和AspectJ是什么关系
  1. AspectJ是更强的AOP框架,是实际意义的AOP标准
  2. Spring为何不写类似AspectJ的框架? Spring AOP使用纯Java实现, 它不需要专门的编译过程, 它一个重要的原则就是无侵入性(non-invasiveness); Spring 小组完全有能力写类似的框架,只是Spring AOP从来没有打算通过提供一种全面的AOP解决方案来与AspectJ竞争。Spring的开发小组相信无论是基于代理(proxy-based)的框架如Spring AOP或者是成熟的框架如AspectJ都是很有价值的,他们之间应该是互补而不是竞争的关系
  3. Spring小组喜欢@AspectJ注解风格更胜于Spring XML配置; 所以在Spring 2.0使用了和AspectJ 5一样的注解,并使用AspectJ来做切入点解析和匹配但是,AOP在运行时仍旧是纯的Spring AOP,并不依赖于AspectJ的编译器或者织入器(weaver)
  4. Spring 2.5对AspectJ的支持:在一些环境下,增加了对AspectJ的装载时编织支持,同时提供了一个新的bean切入点。

了解AspectJ应用到java代码的过程(这个过程称为织入),对于织入这个概念,可以简单理解为aspect(切面)应用到目标函数(类)的过程。

对于这个过程,一般分为动态织入静态织入

  1. 动态织入的方式是在运行时动态将要增强的代码织入到目标类中,这样往往是通过动态代理技术完成的,如Java JDK的动态代理(Proxy,底层通过反射实现)或者CGLIB的动态代理(底层通过继承实现),Spring AOP采用的就是基于运行时增强的代理技术
  2. ApectJ采用的就是静态织入的方式。ApectJ主要采用的是编译期织入,在这个期间使用AspectJ的acj编译器(类似javac)把aspect类编译成class字节码后,在java目标类编译时织入,即先编译aspect类再编译目标类。

AOP的配置方式

Spring AOP 支持对XML模式和基于@AspectJ注解的两种配置方式。

XML Schema配置方式

Spring提供了使用"aop"命名空间来定义一个切面,我们来看个例子

定义目标类
package com.hello.springframework.service;

public class AopDemoServiceImpl {

    public void doMethod1() {
        System.out.println("AopDemoServiceImpl.doMethod1()");
    }

    public String doMethod2() {
        System.out.println("AopDemoServiceImpl.doMethod2()");
        return "hello world";
    }

    public String doMethod3() throws Exception {
        System.out.println("AopDemoServiceImpl.doMethod3()");
        throw new Exception("some exception");
    }
}
定义一个切面类
package com.hello.springframework.aspect;

import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;

public class LogAspect {

    /**
     * 环绕通知.
     *
     * @param pjp pjp
     * @return obj
     * @throws Throwable exception
     */
    public Object doAround(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
        System.out.println("-----------------------");
        System.out.println("环绕通知: 进入方法");
        Object o = pjp.proceed();
        System.out.println("环绕通知: 退出方法");
        return o;
    }

    /**
     * 前置通知.
     */
    public void doBefore() {
        System.out.println("前置通知");
    }

    /**
     * 后置通知.
     *
     * @param result return val
     */
    public void doAfterReturning(String result) {
        System.out.println("后置通知, 返回值: " + result);
    }

    /**
     * 异常通知.
     *
     * @param e exception
     */
    public void doAfterThrowing(Exception e) {
        System.out.println("异常通知, 异常: " + e.getMessage());
    }

    /**
     * 最终通知.
     */
    public void doAfter() {
        System.out.println("最终通知");
    }

}
XML配置AOP
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
 http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
 http://www.springframework.org/schema/aop
 http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop.xsd
 http://www.springframework.org/schema/context
 http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd
">

    <context:component-scan base-package="com.hello.springframework" />

    <aop:aspectj-autoproxy/>

    <!-- 目标类 -->
    <bean id="demoService" class="com.hello.springframework.service.AopDemoServiceImpl">
        <!-- configure properties of bean here as normal -->
    </bean>

    <!-- 切面 -->
    <bean id="logAspect" class="com.hello.springframework.aspect.LogAspect">
        <!-- configure properties of aspect here as normal -->
    </bean>

    <aop:config>
        <!-- 配置切面 -->
        <aop:aspect ref="logAspect">
            <!-- 配置切入点 -->
            <aop:pointcut id="pointCutMethod" expression="execution(* com.hello.springframework.service.*.*(..))"/>
            <!-- 环绕通知 -->
            <aop:around method="doAround" pointcut-ref="pointCutMethod"/>
            <!-- 前置通知 -->
            <aop:before method="doBefore" pointcut-ref="pointCutMethod"/>
            <!-- 后置通知;returning属性:用于设置后置通知的第二个参数的名称,类型是Object -->
            <aop:after-returning method="doAfterReturning" pointcut-ref="pointCutMethod" returning="result"/>
            <!-- 异常通知:如果没有异常,将不会执行增强;throwing属性:用于设置通知第二个参数的的名称、类型-->
            <aop:after-throwing method="doAfterThrowing" pointcut-ref="pointCutMethod" throwing="e"/>
            <!-- 最终通知 -->
            <aop:after method="doAfter" pointcut-ref="pointCutMethod"/>
        </aop:aspect>
    </aop:config>

    <!-- more bean definitions for data access objects go here -->
</beans>
测试类
public static void main(String[] args) {
    // create and configure beans
    ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("aspects.xml");

    // retrieve configured instance
    AopDemoServiceImpl service = context.getBean("demoService", AopDemoServiceImpl.class);

    // use configured instance
    service.doMethod1();
    service.doMethod2();
    try {
        service.doMethod3();
    } catch (Exception e) {
        // e.printStackTrace();
    }
}
输出结果
-----------------------
环绕通知: 进入方法
前置通知
AopDemoServiceImpl.doMethod1()
环绕通知: 退出方法
最终通知
-----------------------
环绕通知: 进入方法
前置通知
AopDemoServiceImpl.doMethod2()
环绕通知: 退出方法
最终通知
后置通知, 返回值: hello world
-----------------------
环绕通知: 进入方法
前置通知
AopDemoServiceImpl.doMethod3()
最终通知
异常通知, 异常: some exception

AspectJ注解方式

基于XML的声明式AspectJ存在一些不足,需要在Spring配置文件配置大量的代码信息,为了解决这个问题,Spring 使用了@AspectJ框架为AOP的实现提供了一套注解。

注解名称

解释

@Aspect

用来定义一个切面。

@pointcut

用于定义切入点表达式。在使用时还需要定义一个包含名字和任意参数的方法签名来表示切入点名称,这个方法签名就是一个返回值为void,且方法体为空的普通方法。

@Before

用于定义前置通知,相当于BeforeAdvice。在使用时,通常需要指定一个value属性值,该属性值用于指定一个切入点表达式(可以是已有的切入点,也可以直接定义切入点表达式)。

@AfterReturning

用于定义后置通知,相当于AfterReturningAdvice。在使用时可以指定pointcut / value和returning属性,其中pointcut / value这两个属性的作用一样,都用于指定切入点表达式。

@Around

用于定义环绕通知,相当于MethodInterceptor。在使用时需要指定一个value属性,该属性用于指定该通知被植入的切入点。

@After-Throwing

用于定义异常通知来处理程序中未处理的异常,相当于ThrowAdvice。在使用时可指定pointcut / value和throwing属性。其中pointcut/value用于指定切入点表达式,而throwing属性值用于指定-一个形参名来表示Advice方法中可定义与此同名的形参,该形参可用于访问目标方法抛出的异常。

@After

用于定义最终final 通知,不管是否异常,该通知都会执行。使用时需要指定一个value属性,该属性用于指定该通知被植入的切入点。

@DeclareParents

用于定义引介通知,相当于IntroductionInterceptor (不要求掌握)。

Spring AOP的实现方式是动态织入,动态织入的方式是在运行时动态将要增强的代码织入到目标类中,这样往往是通过动态代理技术完成的;如Java JDK的动态代理(Proxy,底层通过反射实现)或者CGLIB的动态代理(底层通过继承实现),Spring AOP采用的就是基于运行时增强的代理技术。

基于JDK代理例子

基于Cglib代理例子

接口使用JDK代理
1、定义接口
public interface IJdkProxyService {

    void doMethod1();

    String doMethod2();

    String doMethod3() throws Exception;
}
2、实现类
@Service
public class JdkProxyDemoServiceImpl implements IJdkProxyService {

    @Override
    public void doMethod1() {
        System.out.println("JdkProxyServiceImpl.doMethod1()");
    }

    @Override
    public String doMethod2() {
        System.out.println("JdkProxyServiceImpl.doMethod2()");
        return "hello world";
    }

    @Override
    public String doMethod3() throws Exception {
        System.out.println("JdkProxyServiceImpl.doMethod3()");
        throw new Exception("some exception");
    }
}
3、定义切面
package com.hello.springframework.aspect;

import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.After;
import org.aspectj.lang.annotation.AfterReturning;
import org.aspectj.lang.annotation.AfterThrowing;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Before;
import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy;
import org.springframework.stereotype.Component;

@EnableAspectJAutoProxy
@Component
@Aspect
public class LogAspect {

    /**
     * define point cut.
     */
    @Pointcut("execution(* com.zhang.springframework.service.*.*(..))")
    private void pointCutMethod() {
    }


    /**
     * 环绕通知.
     *
     * @param pjp pjp
     * @return obj
     * @throws Throwable exception
     */
    @Around("pointCutMethod()")
    public Object doAround(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
        System.out.println("-----------------------");
        System.out.println("环绕通知: 进入方法");
        Object o = pjp.proceed();
        System.out.println("环绕通知: 退出方法");
        return o;
    }

    /**
     * 前置通知.
     */
    @Before("pointCutMethod()")
    public void doBefore() {
        System.out.println("前置通知");
    }


    /**
     * 后置通知.
     *
     * @param result return val
     */
    @AfterReturning(pointcut = "pointCutMethod()", returning = "result")
    public void doAfterReturning(String result) {
        System.out.println("后置通知, 返回值: " + result);
    }

    /**
     * 异常通知.
     *
     * @param e exception
     */
    @AfterThrowing(pointcut = "pointCutMethod()", throwing = "e")
    public void doAfterThrowing(Exception e) {
        System.out.println("异常通知, 异常: " + e.getMessage());
    }

    /**
     * 最终通知.
     */
    @After("pointCutMethod()")
    public void doAfter() {
        System.out.println("最终通知");
    }

}
5、输出结果
-----------------------
环绕通知: 进入方法
前置通知
JdkProxyServiceImpl.doMethod1()
最终通知
环绕通知: 退出方法
-----------------------
环绕通知: 进入方法
前置通知
JdkProxyServiceImpl.doMethod2()
后置通知, 返回值: hello world
最终通知
环绕通知: 退出方法
-----------------------
环绕通知: 进入方法
前置通知
JdkProxyServiceImpl.doMethod3()
异常通知, 异常: some exception
最终通知
非接口使用Cglib代理
1、类定义
@Service
public class CglibProxyDemoServiceImpl {

    public void doMethod1() {
        System.out.println("CglibProxyDemoServiceImpl.doMethod1()");
    }

    public String doMethod2() {
        System.out.println("CglibProxyDemoServiceImpl.doMethod2()");
        return "hello world";
    }

    public String doMethod3() throws Exception {
        System.out.println("CglibProxyDemoServiceImpl.doMethod3()");
        throw new Exception("some exception");
    }
}
2、切面定义

与上面相同

3、输出
-----------------------
环绕通知: 进入方法
前置通知
CglibProxyDemoServiceImpl.doMethod1()
最终通知
环绕通知: 退出方法
-----------------------
环绕通知: 进入方法
前置通知
CglibProxyDemoServiceImpl.doMethod2()
后置通知, 返回值: hello world
最终通知
环绕通知: 退出方法
-----------------------
环绕通知: 进入方法
前置通知
CglibProxyDemoServiceImpl.doMethod3()
异常通知, 异常: some exception
最终通知

总结

本次知识点

  • 对AOP的理解
  • AOP的一些术语
  • AOP基于XML的配置方式
  • AOP基于基于注解的方式

上面基本上就是AOP所有的基本知识点,有些代码没有进行讲解,以后会慢慢更新文档,并添加在实际开发过程中AOP会遇到的问题。现在还停留在会使用的水平,将来会继续了解关于AOP原理的知识点。