Spring AOP简介

作者: LENN123 | 来源:发表于2020-04-11 23:08 被阅读0次

为什么需要`AOP`?

AOP(面向切面编程)和OOP(面向对象编程)一样，也是一种编程思想。具体来说，AOP是OOP的一种有效补充，以求解决OOP中的一些弊端。在OOP的思想下，我们可以很轻松的将一些业务需求抽象成一个个类，形成可重用的模块。但是遇到系统需求时，往往捉襟见肘，造成大量的重复代码，比如我们最常见的打印日志和权限验证的需求。

横切关注点
上图中上，Class A、Class B、Class C这三个不同的类，却都需要在某个方法执行前进行权限验证，在执行后进行日志记录。这样横跨了多个类的共同需求，我们称为横切关注点。在这里显然varify()和log()在多个类中重复，当然重复代码还不是最主要的问题，当我们需要修改verify()或log()方法时，我们要在A、B、C三个类中都进行修改，当类的数目越来越多，就会牵一发而动全身。那么有人会说，我们可以把verify()和log()抽象成一个类，如果需要进行修改时，就在这个类中进行。这个方案似乎可行，但是仍然存在问题

因为很多时候横切关注点的逻辑和业务逻辑纠缠在一起，并不是很好的进行抽取。

业务逻辑横切逻辑纠缠

假设我们想将log()调整到方法执行之前，或者说在方法执行前也添加log()打印日志，那我们还是需要去大量的类中手动添加代码，这个方法治标不治本。
如果能把所有的横切关注点的逻辑直接抽离出来，让程序员专注于业务代码就好了，这样子代码的可读性也会大大提高。
AOP就是为了帮助我们解决上述问题而生的，具体来说就是

帮助我们把横切关注点从多个类中抽取出来，形成Aspect(切面)

程序运行时/编译时，帮我们把这些横切逻辑重新插入到每个类中对应的位置(pointcut)，这个过程叫做weaver（织入）。

这种在运行时，动态地将代码切入到类的指定方法、指定位置上的编程思想就是面向切面的编程(AOP)。AOP是一种编程思想，而Spring AOP则是AOP思想的具体实现。

Spring AOP的使用

在具体应用之前，让我们先熟悉AOP下的一些术语

术语	解释
`jointpoint`	系统运行前，`AOP`的功能模块需要织入到`OOP`的功能模块中去，`jointpoint`就是指能够进行织入操作的执行点
`pointcut`	切点，一次织入过程中, 具体的jointpoint信息，比如要在`A()`方法处织入横切逻辑，那么`A()`就是`pointcut`
`advice`	通知，代表具体的横切逻辑，可以类比`OOP`中的`method`，注意：`advice`还指明了执行横切逻辑的时间的，比如在`A()`执行方法之前执行，还是在其之后执行等
`aspect`	切面，`point` + `advice` = `aspect`，在哪些切点（切点是个集合）上执行何种横切逻辑（比如打印日志）就是一个切面

在不同的AOP实现中，jointpoint的粒度不同，在Spring AOP中，这个jointpoint是方法级别的，也就是只提供方法拦截，但即便这样，也足以满足80%的业务需求了。advice除了定义了横切逻辑，还定义了横切逻辑执行的时机，在Spring AOP中有前置、后置、返回、异常、环绕五种Advice,例如前置型Advice，表示在pointcut前执行横切逻辑，下面会举例详细说明。

前置`Advice`

首先让我们定义一个People类，它包含一个eatFruit表示吃水果的这个行为，我们将尝试以这个访问为pointcut，来进行织入工作。然后我们来定义Advice，在Spring AOP中，Advice是实现了对应接口的类，如果我们要实现一个前置型的Advice，就要实现MethodBeforeAdvice中的方法。在这里我们定义了一个名为BeforeEat的前置型Advice，表示吃之前要执行的横切逻辑。

people 类

public class People {
    public void eatFruit(){
        System.out.println("正在吃水果");
    }
}

BeforeEat 类

public class BeforeEat implements MethodBeforeAdvice {
    @Override
    public void before(Method method, Object[] objects, Object o) throws Throwable {
        System.out.println("eat方法的前置通知: 我要开始吃了！");
    }
}

接下来让我们把这两个类注入到Spring IOC容器中，交由Spring管理。

    <bean id="people" class="aop.People">
    </bean>

    <bean id="beforeEat" class="aop.BeforeEat">
    </bean>

之后最重要的是告诉Spring，pointcut是哪些方法？，和pointcut关联Advice是哪一个，让我们完善aop config。

    <aop:config>
        <aop:pointcut expression="execution(public void aop.People.eatFruit())" id="pointcut"></aop:pointcut>
        <aop:advisor advice-ref="beforeEat" pointcut-ref="pointcut"></aop:advisor>
    </aop:config>

<aop:pointcut>表示pointcut是People类的eatFruit方。之前我们有提到过point + advice = aspect，而<aop:advisor>标签中的就可以理解为aspect,它关联了与advice对应的pointcut。下面让我们调用下People类的eatFruit()方法看看是什么效果。

执行前需要先导入aspectJweaver.jar包

调用earFruit()方法

    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
        People people = (People)applicationContext.getBean("people");
        people.eatFruit();
    }

执行结果

eat方法的前置通知: 我要开始吃了！
正在吃水果

可以发现横切逻辑在方法执行前被调用了。
之前我们说过, pointcut在这里可以看作要被织入横切逻辑的具体位置（方法）的集合，因此pointcut内部可以包含多种方法，让我们在People类中添加一个drinkSomething方法。

public class People {

    public void eatFruit(){
        System.out.println("正在吃水果");
    }
    public void drinkSomething(String sth){
        System.out.println("正在喝"+sth);
    }
}

把这个方法也加入到当前的pointcut中去。

    <aop:config>
        <aop:pointcut expression="execution(public void aop.People.eatFruit()) or
                execution(public void aop.People.drinkSomething(String)) " id="pointcut"></aop:pointcut>
        <aop:advisor advice-ref="beforeEat" pointcut-ref="pointcut"></aop:advisor>
    </aop:config>

pointcut中两个方法用or连接。运行结果是在这2个方法调用前都会执行横切逻辑BeforeEat

eat方法的前置通知: 我要开始吃了！
正在吃水果
eat方法的前置通知: 我要开始吃了！
正在喝牛奶

Process finished with exit code 0

可以看到pointcut中的expression是支持集合的交并补运算的，此外还支持通配符的方式，来指代一类方法。比如我们可以修改<aop:config>为：

    <aop:config>
        <aop:pointcut expression="execution(public void * (String))" id="pointcut"></aop:pointcut>
        <aop:advisor advice-ref="beforeEat" pointcut-ref="pointcut"></aop:advisor>
    </aop:config>

就表示任何以String为参数（不限方法名）的方法，在这里也就只有drinkSomething(String sth)满足条件，尝试运行发现也的确只在这个方法前执行了横切逻辑。通过通配符和集合运算的方式，可以容易的指定一类具体的的方法为pointcut。

正在吃水果
eat方法的前置通知: 我要开始吃了！
正在喝牛奶

Process finished with exit code 0

现在让我们再回到Advice类的定义上，看看接口方法中的参数都代表了什么。

public class BeforeEat implements MethodBeforeAdvice {
    @Override
    public void before(Method method, Object[] objects, Object o) throws Throwable {
        System.out.println(method+" " + Arrays.toString(objects) + " " + o);
        System.out.println("eat方法的前置通知: 我要开始吃了！");
    }
}

执行结果

public void aop.People.drinkSomething(java.lang.String) [牛奶] aop.People@424e1977
eat方法的前置通知: 我要开始吃了！
正在喝牛奶

Process finished with exit code 0

可以发现method即与横切逻辑advice关联的具体方法，在这里就是public void aop.People.drinkSomething(java.lang.String), Object[] objects则是传入该方法的参数，object则是执行横切逻辑的方法所属的对象实例，这里就是IOC中id=people的这个bean。

后置`Advice`

后置型Advice与前置型Advice正相反，表示在pointcut之后执行横切逻辑。我们编写一个名为AfterEat的后置型Advice。

public class AfterEat implements AfterReturningAdvice {
    @Override
    public void afterReturning(Object o, Method method, Object[] objects, Object o1) throws Throwable {
        System.out.println("吃完了，洗洗手。");
    }
}

为其编写xml配置。

    <bean id="afterEat" class="aop.AfterEat">
    </bean>
    <aop:config>
        <aop:pointcut expression="execution(public void aop.People.eatFruit()) or
                execution(public void aop.People.drinkSomething(String)) " id="pointcut"></aop:pointcut>
        <aop:advisor advice-ref="afterEat" pointcut-ref="pointcut"></aop:advisor>
    </aop:config>

执行结果

public void aop.People.eatFruit() [] aop.People@1190200a
eat方法的前置通知: 我要开始吃了！//前置
正在吃水果
吃完了，洗洗手。//后置
public void aop.People.drinkSomething(java.lang.String) [牛奶] aop.People@1190200a
eat方法的前置通知: 我要开始吃了！//前置
正在喝牛奶
吃完了，洗洗手。//后置

注意到AfterReturningAdvice接口中的afterReturning方法中的参数与前置Advice有差别，让我们尝试打印一下。

public class AfterEat implements AfterReturningAdvice {
    @Override
    public void afterReturning(Object o, Method method, Object[] objects, Object o1) throws Throwable {
        System.out.println(method+" " + Arrays.toString(objects) + " " + o + " " + o1);
        System.out.println("吃完了，洗洗手。");
    }
}

输出结果

public void aop.People.eatFruit() [] null aop.People@1190200

可以看到o1输出的是对象实例，而o输出的值是null, 那么o代表什么呢？让我们修改drinkSomething(String)的返回值为int，再打印一次

    public int drinkSomething(String sth){
        System.out.println("正在喝"+sth);
        return 0;
    }

public int aop.People.drinkSomething(java.lang.String) [牛奶] 0 aop.People@1190200a

发现o的值变为0,也就是说其代表了横切逻辑执行前这个方法的返回值。

异常`Advice`

异常Advice指的是当pointcut中的方法抛出异常时，将会执行的横切逻辑。

编写异常Advice

public class WhenException implements ThrowsAdvice {
/*
 * <pre class="code">public void afterThrowing(Exception ex)</pre>
 * <pre class="code">public void afterThrowing(RemoteException)</pre>
 * <pre class="code">public void afterThrowing(Method method, Object[] args, Object target, Exception ex)</pre>
 * <pre class="code">public void afterThrowing(Method method, Object[] args, Object target, ServletException ex)</pre>
*/

}

ThrowsAdvice这个接口并没有要求我们实现任何接口方法，而是在文档里给出了一些示例，还告诉我们Method method, Object[] args, Object target，这3个打包在一起的参数是可选的，如果你想获得更详细的信息，就加上它们。

实现异常Advice类

public class WhenException implements ThrowsAdvice {
    public void afterThrowing(Exception ex) {
        System.out.println("异常Advice : 发生了异常");
        System.out.println(ex.getMessage());
    }
}

编写app config

    <bean id="whenException" class="aop.WhenException"></bean>
    <aop:config>
        <aop:pointcut expression="execution(public void aop.People.eatFruit()) or
                execution(public int aop.People.drinkSomething(String)) " id="pointcut"></aop:pointcut>
        <aop:advisor advice-ref="whenException" pointcut-ref="pointcut"></aop:advisor>
    </aop:config>

再在drinkSomething()方法里故意引起一个异常。

    public int drinkSomething(String sth){
        System.out.println("正在喝"+sth);
        int a = 1 / 0;
        return 0;
    }

执行结果

public int aop.People.drinkSomething(java.lang.String) [牛奶] aop.People@4c39bec8
eat方法的前置通知: 我要开始吃了！
正在喝牛奶
异常Advice : 发生了异常
/ by zero

环绕`Advice`

截至目前为止，我们已经实验了前置、后置、异常三种Advice。它们执行的时机如下。

advice
环绕型Advice，可以实现以上三种Advice的所有功能，即可以同时在上述的所有位置执行横切逻辑。

实现一个环绕型Advice

public class AroundEat implements MethodInterceptor {
    @Override
    public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable {
        try {

            System.out.println("环绕Advice: 方法执行前" );// 前置

            Object result = invocation.proceed();// pointcut中方法的执行

            System.out.println("环绕Advice: 方法执行后" );// 后置

        } catch (Exception e) {
            System.out.println("环绕Advice: 发生异常");
        }

        return null;
    }
}

这里的关键是Object result = invocation.proceed()；,这里就相当于执行我们定义在pointcut中的方法，因此在这行语句前面执行的逻辑，相当于前置advice，在这行语句后面执行的逻辑，相当于后置advice。捕捉到异常后实现的逻辑就相当于异常advice。
为其配置aop，进行验证。

    <bean id="aroundEat" class="aop.AroundEat"></bean>

    <aop:config>
        <aop:pointcut expression="execution(public void aop.People.eatFruit()) or
                execution(public int aop.People.drinkSomething(String)) " id="pointcut"></aop:pointcut>
        <aop:advisor advice-ref="aroundEat" pointcut-ref="pointcut"></aop:advisor>
    </aop:config>

运行结果

环绕Advice: 方法执行前
正在吃水果
环绕Advice: 方法执行后
环绕Advice: 方法执行前
正在喝牛奶
环绕Advice: 发生异常

利用注解的形式实现AOP

Spring AOP，也提供了基于注解的形式实现AOP, 较XML配置的方法更加简单直观，我们来利用注解实现AOP，以前置Advice为例,将之前的BeforeEat改进为基于注解的方式。

@Component("beforeEatAnnotation")
@Aspect
public class BeforeEatAnnotation {
    @Before("execution(public void aop.People.eatFruit())") //定义切点
    void before(){
        System.out.println("采用注解形式实现的前置通知");
    }

    @AfterReturning("execution(public void aop.People.eatFruit())")
    void after(){
        System.out.println("采用注解形式实现的后置通知");
    }
}

和我们之前基于XML的配置一样，我们要定义具体的pointcut并且把其和关联的Advice绑定起来，在这个类里我们可以在任意方法前加上@Before注解,表示该方法是一个前置advice，然后在其括号内注明pointcut，这样pointcut和advice很自然的关联在一起了，所以也无需之前的<aop:advisor>来指明两者关系了。@Aspect代表这个类表示一个切面。@Component把这个类交由Spring管理，注意配置自动扫描。
最后，我还需要在xml中配置aop自动代理。

    <aop:aspectj-autoproxy></aop:aspectj-autoproxy>

实验结果

采用注解形式实现的前置通知
正在吃水果
采用注解形式实现的后置通知

Process finished with exit code 0

之前利用接口的方式来实现AOP可以很容易的获得目标对象，方法名、参数等信息，利用注解的方式也可以实现，这里需要借助一个特殊的JoinPoint类。

@Component("adviceByAnnotation")
@Aspect
public class AdviceByAnnotation {
    @Before("execution(public void aop.People.eatFruit())") //定义切点
    void before(JoinPoint joinPoint){
        System.out.println(joinPoint.getTarget() + " " + Arrays.toString(joinPoint.getArgs()) + " " + joinPoint.getSignature());
        System.out.println("采用注解形式实现的前置通知");
    }

    @AfterReturning(pointcut="execution(public void aop.People.eatFruit())", returning = "returningValue")
    void after(JoinPoint joinPoint, Object returningValue){
        System.out.println("返回值为" + returningValue);
        System.out.println("采用注解形式实现的后置通知");
    }
}

可以发现pointcut中的特定方法的有关信息都已经被包装到JoinPoint类中去了。对于以@AfterReturning标注的后置Advice，还可以指明获取返回值。
实验结果如下

aop.People@140c9f39 [] void aop.People.eatFruit()
采用注解形式实现的前置通知
正在吃水果
返回值为null
采用注解形式实现的后置通知

类似的我们还可以实现基于注解的异常Advice和环绕Advice以及最终Advice。

    @After("execution(public int aop.People.drinkSomething(String))")
    void after(){
        System.out.println("最终通知，无论有没有发生异常，都会执行");
    }
    //异常通知
    @AfterThrowing("execution(public int aop.People.drinkSomething(String))")
    void afterException(){
        System.out.println("采用注解形式的异常通知");
    }
    //环绕通知
    @Around("execution(public int aop.People.drinkSomething(String))")
    void around(ProceedingJoinPoint proceedingJoinPoint) {
        try {
            System.out.println("采用注解形式的环绕通知[前置]");
            proceedingJoinPoint.proceed();
            System.out.println("采用注解形式的环绕通知[后置]");

        }catch (Throwable e) {
            System.out.println("采用注解形式的环绕通知[异常]");
        } finally {
            System.out.println("采用注解形式的环绕通知[最终]");
        }
    }

环绕Advice里，proceedingJoinPoint.proceed();就是真正执行了pointcut集合中某个具体方法。注意这里区别最终和后置的区别，后置Advice如果发生异常则不会被执行，而最终Advice是一定会被执行的。
执行结果如下

采用注解形式的环绕通知[前置]
正在喝牛奶
采用注解形式的环绕通知[异常]
采用注解形式的环绕通知[最终]

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